Что называется переменным током

Постоянный и переменный ток | Полезные статьи

Все неоднократно слышали подобные сочетания слов, да и в обиход они вошли настолько широко и плотно, как само собой разумеющееся. Останавливаться на физике процессов не будем, так как все это изучено еще в старших классах школы.
Начнем, естественно, с определений. Переменный ток – упорядоченное движение заряженных частиц или, по – другому, электрический ток, который с течением времени меняет свое направление и величину по определенному закону с заданной частотой. Постоянный электрический ток, напротив - всегда постоянный по величине и направлению.

В этой статье разберемся в областях применения этих интереснейших явлений, которые, несомненно, являясь одним из локомотивов технического прогресса, делают нашу жизнь комфортной во всех сферах.
Переменный ток широко применяется в быту и в промышленности. Производится он традиционно на различного рода электростанциях (ТЭЦ, ТЭС, ГЭС, АЭС и др.). И всех их объединяет одно, независимо от используемого источника энергии (энергии воды, сжигаемого топлива, ядерной энергии и т.д.) – наличие генераторов переменного тока, преобразующих механическую энергию вращения в электрическую.

А нашло это массовое применение во всем мире по одной простой причине - как наиболее экономически целесообразный способ производства и передачи электроэнергии до потребителя. Ведь, например, построить отдельную станцию для каждого потребителя невозможно и дорого. А передать электроэнергию оттуда, где ее можно произвести в силу подходящего географического расположения, близости к природным ресурсам - вполне даже реально. К тому же, само оборудование для генерации и преобразования переменного тока гораздо проще конструктивно, надежнее и, соответственно, дешевле, чем оборудование постоянного тока.

При этом трехфазная схема электрического тока, наиболее сбалансированная из возможных, позволяет создавать вращающееся магнитное поле, так необходимое для работы применяемых повсюду электрических двигателей. А почему именно 3 фазы? Две обмотки не обеспечат непрерывное равномерное взаимодействие магнитных полей, а четыре и более избыточны, так как приведут к удорожанию электрических сетей. И самое основное преимущество системы – возможность легко и просто изменять величину генерируемого напряжения с помощью повышающих и понижающих трансформаторов. А чем выше напряжение, тем дальше можно передать электроэнергию и тем меньше тепловые потери энергии при передаче. А уже ближе к потребителю напряжение снижается до необходимого нормируемого уровня. Далее фаза ноль от понижающих трансформаторов подводятся посредством ЛЭП к электроустановкам потребителя.

Постоянный ток также нашел обширное применение во всех областях деятельности человека, в первую очередь благодаря аккумуляторам, в которых посредством химической реакции возникает так называемый гальванический ток. Все без исключения современные автономные портативные устройства питаются от АКБ. Если говорить об автономности, то безоговорочно область применения постоянного тока распространяется на бортовые системы любых автомобилей, летательных аппаратов, электропоездов. В последнее время с развитием высокопроизводительных источников питания свою нишу занял и колесный транспорт на электротяге – электромобили, скутеры, электробусы, электробайки. Плюс в том, что двигатели постоянного тока позволяют плавно развивать скорость и высокий крутящий момент во всех диапазонах оборотов.

Постоянный ток также безальтернативно используется в микроэлектронике, в средствах связи и прочей технике, то есть там, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций и даже вовсе их исключить.
Но отделить постоянный и переменный ток друг от друга в наше время невозможно, так как чаще всего используется их сочетание, когда они преобразуются друг в друга по необходимости. Так, переменный ток сети преобразуется в блоках питания сложной электроники в постоянный. Переменный ток, вырабатываемый генератором автомобиля «выпрямляется» диодным мостом и далее заряжает АКБ, питая бортовые устройства. Или постоянный ток, вырабатываемый солнечной электростанцией, посредством инвертера преобразуется в переменный и подается в сеть.

Переменный электрический ток

Переменный ток – или AC (Alternating Current). Обозначение ( ~ ).

Электрический ток называется переменным, если он в течение времени меняет свое направление и непрерывно изменяется по величине.

Переменный ток, который используется для подключения бытовых или производственных электрических приборов, изменяется по синусоидальному закону:

График переменного тока

i – мгновенное значение тока

Im – амплитудное или наибольшее значение тока
f – значение частоты переменного тока
t – время

Широко используется переменный ток благодаря тому, что электроэнергия переменного тока технически просто и экономно может быть преобразована из энергии более низкого напряжения в энергию более высокого напряжения и наоборот. Это свойство переменного тока позволяет передавать электроэнергию по проводам на большие расстояния.

Период переменного тока

Промышленный переменный электрический ток получают при помощи электрических генераторов, принцип работы которых основан на законе электромагнитной индукции. Вращение генератора осуществляется механическим двигателем, использующим тепловую, гидравлическую или атомную энергию.

Переменный однофазный электрический ток имеет следующие основные характеристики:

f – частота переменного тока определяет количество циклов или периодов в единицу времени. За единицу измерения частоты переменного тока принят Герц ( Гц ):

1гц = 10³кгц = 10⁶мгц

Τ – период – время одного полного изменения переменной величины.

Если в 1 секунду происходит 1 период Τ, то частота f = 1 Гц ( Герц ).

1c = 10³мс = 10⁶мкс = 10¹²нс

В Российской Федерации период Τ переменного тока принят равным 0,02 секунды,следовательно по формуле f = 1/Τ можно определить частоту переменного тока:

f = 1/0,02 = 50 Гц

ω – угловая скорость

Помимо частоты f при изучении цепей переменного тока вводится понятие угловой скорости ω. Угловая скорость ω связана с частотой f следующим соотношением:

ω=2πf

При частоте 50 Гц угловая скорость равна 314 рад/с (2 × 3,14 × 50 = 314).

Мгновенное значение (i,u,e,p) – значение величины в данный момент, мгновенное.

Максимальное или амплитудное значение (Im,Um,Em,Pm).

Эффективное значение тока – это величина переменного тока, равная такому току, который на сопротивлении R, создаёт тепловыделение равное данному переменному току, за тоже время t (I,U,E,P).

Получение синусоидальной кривой

В системе декартовых прямоугольных координат совмещены тригонометрический круг и кривая, отражающая изменение величины тригонометрической функции sinβ от величины угла β между осью 0х и радиусом-вектором r. Радиус-вектор r вращается против часовой стрелки. Повернем радиус-вектор на угол β и от конца вектора r проведем пунктиром прямую, параллельную оси 0х. От окружности (точка а) по оси 0х отложим в масштабе отрезок. Из конца отрезка построим перпендикуляр до пересечения с пунктирной прямой. Получим точку с в пересечении перпендикуляра и пунктирной прямой.

Синусоида переменного тока

Аналогичное построение проведем, увеличивая угол β, пока радиус-вектор повернется на угол β = 360°, и получим точки аналогично точке с. Соединим точки плавной кривой, которая и будет отражать синусоидальный закон изменения величины переменного тока.

Понятие о фазе

Если две переменные величины одновременно проходят свои нулевые и максимальные значения, то они совпадают по фазе.

Если две переменные величины не одновременно проходят свои нулевые и максимальные значения, то они не совпадают по фазе.

В радиотехнике используются понятия:

1. Активное сопротивление ( R_a )

2. Индуктивное сопротивление ( X_L – реактивное сопротивление )

3. Ёмкостное сопротивление ( X_C – реактивное сопротивление )

Понятие об активном сопротивлении

Если по проводнику протекает ток, то вследствие явления самоиндукции, электроны распространяются не равномерно по сечению проводника, вследствие чего растёт сопротивление проводника.

Явление неравномерного распространения зарядов по сечению проводника называется – поверхностный эффект. Чем больше частота, тем больше сопротивление.

Переменный ток | Мир сварки

Переменный ток

Переменным током называется такой ток, сила или направление которого (или и то и другое вместе) изменяется во времени.

Токи, изменяющиеся только по величине, называют пульсирующими токами.

Наиболее часто используемся переменный синусоидальный ток (рис.1). Периодические несинусоидальные токи можно с любой степенью точности представить как сумму синусоидальных переменных токов.

Рис.1. Графики изменения переменных ЭДС и тока (синусоидальный закон изменения, φ = 0)

Мгновенные значения переменного синусоидального тока и напряжения выражаются формулами:

u = U₀sin (ωt + φ)

где

I₀, U₀	—	наибольшие (амплитудные) значения тока и напряжения;
ω	—	угловая (циклическая) частота тока;
t	—	время;
φ	—	разность фаз между током и напряжением, ω = 2πf
f	—	частота тока.

Действующим (или эффективным) значением переменного тока (I) называют такое значение постоянного тока, который на том же омическом сопротивлении выделяет ту же мощность, что и переменный ток.

В большинстве случаев амперметры и вольтметры показывают действующее значение тока или напряжения (U).

Для синусоидальных токов

Средняя мощность, выделяемая переменным током в цепи;

Величина cos φ называется коэффициентом мощности.

Индуктивность L в цепи переменного тока действует аналогично сопротивлению, включенному в цепь, т. е. уменьшает силу тока.

Величина индуктивного сопротивления:

Это сопротивление обусловлено возникающей в катушке ЭДС самоиндукции.

Переменный ток в цепи, обладающей только индуктивным сопротивлением, отстает на 90° по фазе от напряжения, которое приложено к цепи.

Емкость в цепи переменного тока пропускает ток (в отличие от постоянного тока). Сопротивление, которое оказывает емкость переменному току, называют емкостным.

Емкостное сопротивление:

Ток в конденсаторе опережает напряжение на 90°.

При последовательном соединении сопротивления, индуктивности и емкости (рис.2а) полное сопротивление

Величина Z называется кажущимся сопротивлением (импедансом) в отличие от величины R, которая называется активным сопротивлением.

Рис.2. Последовательный (а) и параллельный (б) резонансные контуры

Амплитуда силы тока в последовательном резонансном контуре:

где

—

добротность; угол сдвига фаз между током и напряжением определяется из соотношений.

При R_L = R_с φ = 0, сопротивление Z имеет наименьшее значение (рис.3), а ток в цепи имеет наибольшее значение I₀ (рис.4).

Рис.3. Изменение индуктивного, емкостного и кажущегося сопротивлений в зависимости от частоты в последовательном резонансном контуре

Рис.4. Зависимость тока в последовательном резонансном контуре от частоты. Кривые рассчитаны по формуле (8). По осям отложены относительные значения I/I₀ и ω/ω₀

Это явление называется последовательным электрическим резонансом. При резонансе напряжения на индуктивности и на емкости равны друг другу по величине, но противоположны по фазе; отношение напряжения на конденсаторе U_C (или U_L) к напряжению U, приложенному к контуру, равно ω₀L/R = 1/ω₀CR = Q. Эта величина называется добротностью контура; ω₀ в этом выражении является резонансной частотой, определяемой из условия R_L = R_C. При добротностях контура Q >> 1 напряжения на индуктивности и емкости могут быть значительно больше приложенного напряжения U: U_L = U_C = QU. Поэтому это явление иначе называется резонансом напряжений.

При параллельном включении емкости и индуктивности с сопротивлением (рис.2б) кажущееся сопротивление

10)

а сдвиг фаз определяется из соотношения

11)

При φ = 0 R_L ≅ R_C кажущееся сопротивление (рис.5) имеет максимальное значение. Это явление называется параллельным электрическим резонансом.

При параллельном резонансе ток I в общей цепи имеет наименьшую величину и совпадает по фазе с приложенным напряжением U, а токи I_L и I_C, проходящие через индуктивность и емкость, равны по величине, но противоположны по фазе, причем токи в ветвях могут быть значительно больше тока в общей цепи (при Q >> 1): I_C = I_L = QI. Поэтому параллельный резонанс иначе называется резонансом токов, Сопротивление Z (при Q >> 1) имеет при параллельном резонансе наибольшее значение Z_макс; графики зависимости Z/Z_макс от относительной частоты ω/ω₀ приведены на рис.5.

Рис.5. Зависимость сопротивления Z от частоты в параллельном резонансном контуре. По осям отложены относительные значения Z/Z_макс и ω/ω₀. Расчет проведен для случая, когда активные сопротивления в ветвях L и C равны

При прохождении переменного тока по проводнику в нем наводятся индукционные токи; плотность тока у поверхности проводника будет больше, чем в середине. Это различие будет тем больше, чем выше частота тока; при высоких частотах плотность тока в середине проводника может быть практически равна нулю. Это явление называют поверхностным эффектом (или скин-эффектом).

Устройство и принцип работы генератора переменного тока — урок. Физика, 8 класс.

Проведём опыт по получению индукционного тока. Будем вдвигать и выдвигать постоянный магнит в катушку, соединённую с гальванометром.

Рис. \(1\). Опыт по получению индукционного тока

Можно наблюдать отклонение гальванометра в одну и другую стороны. Это значит, что по катушке течёт индукционный ток, у которого изменяется как модуль, так и направление с течением времени. Такой ток называется переменным током.

Переменный ток создаётся и в замкнутом контуре изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим его площадь. Изменение магнитного потока связано с изменением индукции магнитного поля. Величину магнитного потока можно изменить, поворачивая контур (или магнит), то есть меняя его ориентацию по отношению к линиям магнитной индукции.

Рис. \(2\). Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита

Этот принцип получения переменного электрического тока используется в механических индукционных генераторах — устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Основные части: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).

Рис. \(3\). Схема генератора: \(1\) — корпус; \(2\) — статор; \(3\) — ротор; \(4\) — скользящие контакты (щётки, кольца)

В промышленном генераторе статором является цилиндр с прорезанными внутри него пазами, в которые уложен витками провод из меди с большой площадью поперечного сечения (аналогично рамке). Переменный магнитный поток в таких витках порождает переменный индукционный электрический ток.

Ротор — это постоянный магнит или электромагнит. Электромагнит представляет собой обмотку с железным сердечником внутри, по которому течёт постоянный электрический ток. Он подводится от внешнего источника тока через щётки и кольца.

Какая-либо механическая сила (паровая или водяная турбина) вращает ротор. Вращающееся одновременно с ним магнитное поле образует изменяющийся магнитный поток в статоре, в котором возникает переменный электрический ток.

Рис. \(4\). Устройство гидрогенератора: \(1\) — статор; \(2\) — ротор; \(3\) — водяная турбина

Источники:

Рис. 1. Опыт по получению индукционного тока. © ЯКласс.

Рис. 2. Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита. © ЯКласс.

Рис. 3. Схема генератора. © ЯКласс.

Рис. 4. Устройство гидрогенератора. © ЯКласс.

Что будет, если подать в электросеть постоянный ток / Хабр

Война токов

завершилась, и Тесла с Вестингаузом, похоже, победили. Сети постоянного тока сейчас используются кое-где на железной дороге, а также в виде свервысоковольтных линий передачи.

Подавляющее большинство энергосетей работают на переменном токе. Но давайте представим, что вместо переменного напряжения с действующим значением 220 вольт в ваш дом внезапно стали поступать те же 220 В, но постоянного тока.

Театр начинается с вешалки, а наш электрический цирк — с вводного щитка.

И сразу хорошие новости: защитные автоматы будут работать как положено. Автомат имеет два расцепителя: тепловой и электромагнитный. Тепловой служит для защиты от длительной перегрузки. Ток нагревает биметаллическую пластинку, она изгибается и размыкает цепь. Электромагнитный элемент срабатывает от кратковременного импульса тока при коротком замыкании. Он представляет собой соленоид, который втягивает в себя сердечник и, опять же, разрывает цепь. Обе эти системы прекрасно работают на постоянном токе.

источник картинки: выключатель-автоматический.рф

Дополнения от Bronx и AndrewN:
Магнитный расцепитель срабатывает по амплитудному значению тока, то есть в 1,4 раза больше действующего. На постоянном токе его ток срабатывания будет в 1,4 раза выше.

Дугу постоянного тока сложнее погасить, так что при коротком замыкании увеличится время разрыва цепи и ускорится износ автомата. Существуют специальные автоматы, рассчитанные на работу с постоянным током.

Помимо автоматов, в щитке есть устройство защитного отключения (УЗО). Его цель — обнаруживать утечку тока из сети на землю, например при касании человеком токоведущих частей. УЗО измеряет силу тока в двух проводниках, проходящих через него. Если в нагрузку втекает такой же ток, что и вытекает — всё в порядке, утечки нет. Если же токи не равны, УЗО бьёт тревогу и разрывает цепь.

Чувствительный элемент УЗО — дифференциальный трансформатор. У такого трансформатора две первичные обмотки, включенные в противоположных направлениях. Если токи равны, их магнитные поля компенсируют друг друга и на выходе сигнала нет. Если токи не скомпенсированы, на выходе сигнальной обмотки появляется напряжение, на которое реагирует схема УЗО. На постоянном токе трансформатор работать не будет, и УЗО окажется бесполезным.

Неважно, какой у вас электросчетчик — старый механический или новый электронный — работать он не будет. Механический счетчик представляет собой электродвигатель, где ротором служит металлический диск, а статор содержит две обмотки. Одна обмотка включена последовательно с нагрузкой и измеряет ток, вторая включена параллельно и измеряет напряжение. Таким образом, чем больше потребляемая мощность, тем быстрее крутится диск. Работа такого счетчика основана на явлении электромагнитной индукции, и при постоянном токе в обмотках диск останется неподвижен.

Электронный счетчик устроен по-другому. Он напрямую измеряет напряжение (через резистивный делитель) и ток (при помощи шунта или датчика Холла), оцифровывает их, а затем микропроцессор пересчитывает полученные данные в киловатт-часы. В принципе, ничто не мешает такой схеме работать с постоянным током, но во всех бытовых счетчиках постоянная составляющая программно отфильтровывается и на показания не влияет. Счетчики постоянного тока существуют в природе, их ставят, например, на электровозы, но в квартирном щитке вы такой не найдёте.

Ну и ладно, не хватало ещё платить за всё это безобразие! Идём дальше по цепи и смотрим, какие электроприборы могут нам встретиться.

Тут всё прекрасно. Электронагреватель — это чисто резистивная нагрузка, а тепловое действие тока не зависит от его формы и направления. Электроплиты, чайники, кипятильники, утюги и паяльники будут работать на постоянном токе точно так же, как и на переменном. Биметаллические терморегуляторы (как, например, в утюге) тоже будут функционировать правильно.

Старая добрая лампочка Ильича на постоянном токе чувствует себя не хуже, чем на переменном. Даже лучше: не будет пульсаций света, лампа не будет гудеть. На переменном токе лампочка может гудеть из-за того, что спираль (особенно, если она провисла) работает как электромагнит, сжимаясь и растягиваясь дважды за период. При питании постоянным током этого неприятного явления не будет.

Однако если у вас установлены регуляторы яркости (диммеры), то они работать перестанут. Ключевым элементом диммера является тиристор — полупроводниковый прибор, который открывается и начинает пропускать ток в момент подачи управляющего импульса. Закрывается тиристор, когда ток через него прекращает течь. При питании тиристора переменным током он будет закрываться при каждом переходе тока через ноль. Подавая управляющий импульс в разное время относительно этого перехода, можно менять время, в течение которого тиристор будет открыт, а значит, и мощность в нагрузке. Именно так и работает диммер.

При питании постоянным током тиристор не сможет закрыться, и лампа всегда будет гореть на 100% мощности. А возможно, управляющая схема не сможет «поймать» переход сетевого напряжения через ноль и не подаст импульс для открытия тиристора. Тогда лампа не загорится совсем. В любом случае, диммер будет бесполезен.

Люминесцентную лампу нельзя включать напрямую в сеть, для нормальной работы ей нужен пуско-регулирующий аппарат (ПРА). В простейшем случае он состоит из трёх деталей: стартёра, дросселя и конденсатора. Последний нужен не самой лампе, а остальным потребителям в сети, так как он улучшает

коэффициент мощности

и фильтрует помехи, создаваемые лампой. Стартёр — это неоновая лампочка, один из электродов которой при нагреве изгибается и касается второго электрода. Дроссель — большая катушка индуктивности, включенная последовательно с лампой:

Штатно всё это работает так: при включении зажигается разряд в стартёре, его контакты нагреваются и замыкаются между собой. Ток течёт через нити накала лампы, отчего те разогреваются и начинают испускать электроны. В это время стартёр остывает и размыкает цепь. Ток резко падает, и за счет самоиндукции на дросселе появляется импульс высокого напряжения. Этот импульс зажигает разряд в лампе, и дальше он горит самостоятельно. Дроссель теперь ограничивает ток разряда, работая как добавочное сопротивление.

Что же будет на постоянном токе? Стартёр сработает, лампа зажжётся как положено, но вот дальше всё пойдёт наперекосяк. В цепи постоянного тока у дросселя не будет индуктивного сопротивления (только активное сопротивление проводов, а оно мало), а значит, он больше не сможет ограничивать ток. Чем выше ток разряда, тем сильнее ионизируется газ в лампе, сопротивление падает, и ток растёт ещё сильнее. Процесс будет развиваться лавинообразно и закончится взрывом лампы.

Электромагнитные ПРА просты, но не лишены недостатков. У них низкий КПД, дроссель громоздкий и тяжелый, гудит и нагревается, лампа загорается с диким миганием, а потом мерцает с частотой 100 Гц. Всех этих недостатков лишен электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Как он работает? Если посмотреть

схемы различных ЭПРА

, можно заметить общий принцип. Напряжение сети выпрямляется (преобразуется в постоянное), затем генератор на транзисторах или микросхеме вырабатывает переменное напряжение высокой частоты (десятки кГц), которое питает лампу. В дорогих ЭПРА есть схемы разогрева нитей и плавного запуска, которые продлевают срок службы лампы.

источник картинки: aliexpress.com

Схожую схемотехнику имеют как блоки для линейных ламп, так и компактные «энергосберегайки», которые вкручиваются в обычный патрон. Поскольку на входе ЭПРА стоит выпрямитель, можно питать всю схему постоянным напряжением.

Светодиод требует для работы небольшое постоянное напряжение (около 3.5 В, обычно соединяют несколько диодов последовательно) и ограничитель тока.

Схемы светодиодных ламп

весьма разнообразны, от простых до довольно сложных.

Самое простое — последовательно со светодиодами поставить гасящий резистор. На нём упадёт лишнее напряжение, он же будет ограничивать ток. Такая схема имеет чудовищно низкий КПД, поэтому на практике вместо резистора ставят гасящий конденсатор. Он также обладает сопротивлением (для переменного тока), но на нём не рассеивается тепловая мощность. По такой схеме собраны самые дешёвые лампы. Светодиоды в них мерцают с частотой 100 Гц. На постоянном токе такая лампа работать не будет, так как для постоянного тока конденсатор имеет бесконечное сопротивление.

источник картинки: bigclive.com

Более дорогие лампы устроены сложнее, очень похоже на ЭПРА для люминесцентных ламп. Источник питания в них содержит высокочастотный импульсный стабилизатор, который питается выпрямленным сетевым напряжением. Как и в случае с ЭПРА, схема будет нормально работать, если подать на неё постоянное напряжение.

источник картинки: powerelectronictips.com

Универсальный коллекторный двигатель (УКД) состоит из неподвижного статора и ротора, который вращается внутри. Статор имеет одну обмотку, а ротор сразу несколько. Роторные обмотки подключаются через коллектор — цилиндр с контактами, по которому скользят угольные щётки. Взаимодействие магнитных полей статора и ротора заставляет ротор поворачиваться. Коллектор устроен так, что всё время включает ту из обмоток, которая находится перпендикулярно обмотке статора — для неё вращающий момент будет максимальным.

Такой двигатель может работать при питании как переменным, так и постоянным током. Собственно, поэтому он и называется «универсальным». При смене полярности одновременно меняется направление магнитного поля и в статоре, и в роторе, в результате двигатель продолжает вращаться в ту же сторону. На постоянном токе УКД развивает даже больший момент, чем на переменном, за счет отсутствия индуктивного сопротивления обмоток. Универсальные коллекторные двигатели применяются там, где нужно получить большую мощность при малых габаритах. В бытовой технике УКД стоят в стиральных машинах, пылесосах, фенах, блендерах, миксерах, мясорубках, а также в электроинструментах. Все эти приборы продолжат работать, если напряжение в розетке внезапно «выпрямится».

У синхронного двигателя в статоре несколько обмоток, которые создают вращающееся магнитное поле. Ротор содержит постоянный магнит либо обмотку, питаемую постоянным током. Магнитное поле статора сцепляется с полем ротора и вращает его за собой. Особенностью такого двигателя является то, что частота его вращения зависит только от частоты питающего тока. На постоянном токе, очевидно, такой двигатель будет вращаться с нулевой частотой, то есть остановится.

В быту применяются маломощные синхронные двигатели там, где нужно поддерживать строго постоянную частоту вращения. В основном, это электромеханические часы и таймеры. Также синхронными являются двигатель вращения тарелки в СВЧ-печи и двигатель сливного насоса в стиральной машине.

Асинхронный двигатель похож своим устройством на синхронный. В нем также статор имеет несколько обмоток и создаёт вращающееся поле. Но обмотка ротора никуда не подключена и замкнута накоротко. Ток в ней создаётся за счет явления электромагнитной индукции в переменном поле статора. Этот ток создаёт своё магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся полем статора и заставляет ротор вращаться.

Асинхронные двигатели отличаются низким уровнем шума и большим ресурсом из-за отсутствия трущихся щёток. Их можно встретить в холодильниках, кондиционерах и вентиляторах. При питании постоянным током магнитное поле статора вращаться не будет. Также не возникнет ток в короткозамкнутом роторе. Двигатель останется неподвижен, а обмотка будет просто нагреваться, как обычный кусок провода.

Строго говоря, это не отдельный тип двигателя, а способ управления им. Сам двигатель может быть синхронным или асинхронным. Главная особенность в том, что напряжения на обмотках формируются управляющей схемой по сигналу с датчика положения ротора. Это позволяет регулировать скорость и крутящий момент в широких диапазонах, ограничивать пусковые токи и даёт кучу возможностей, вроде стабилизации частоты вращения. Вот пара хороших статей, объясняющих всю эту магию:

Раз
Два

Вентильные двигатели всё шире используются в бытовой технике: в стиральных машинах, холодильниках, кондиционерах, пылесосах. Обычно такую технику можно узнать по прилагательному «инверторный» в рекламе. Вентильный двигатель безразличен к форме питающего напряжения. Напряжение сети первым делом выпрямляется, а затем управляющий блок «лепит» из него несколько разных синусоид (обычно три) для питания обмоток мотора. Естественно, такая система будет спокойно работать на постоянном токе.

Трансформатор состоит из нескольких обмоток, связанных общим магнитопроводом. Переменный ток в одной обмотке (первичной) порождает индукционные токи во всех остальных обмотках (вторичных). Ключевая особенность трансформатора, ради которой его обычно и используют, в том, что напряжения на обмотках соотносятся так же, как количество витков в этих обмотках. Если в первичной обмотке намотать 1000 витков, а во вторичной — 100, такой трансформатор будет понижать напряжение в 10 раз. Если включить его наоборот — в 10 раз повышать. Очень просто и удобно.

В линейном блоке питания напряжение сети понижается (или повышается, если надо) до необходимого уровня при помощи трансформатора. Далее стоит выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное, и фильтр, сглаживающий пульсации. Затем может идти стабилизатор, который поддерживает неизменным выходное напряжение.

Линейные блоки питания постепенно вытесняются импульсными, но первые работают ещё много где. В микроволновке, если она не «инверторная», есть мощный трансформатор, который повшает сетевые 220 В до нескольких киловольт, необходимых для работы магнетрона. От трансформаторов питается управляющая электроника в стиральных машинах, кухонных плитах и кондиционерах. Трансформаторные блоки питания используются в аудиоаппаратуре и дешёвых зарядных устройствах.

Что случится с трансформатором, если его включить в сеть постоянного тока? Во-первых, на вторичных обмотках напряжение не появится, так как электромагнитная индукция возникает лишь при изменении тока. Во-вторых, обмотка не будет обладать индуктивным сопротивлением, а значит, через неё потечёт гораздо больший ток, чем рассчитано. Трансформатор будет перегреваться и довольно быстро сгорит.

Чем выше частота переменного тока, тем эффективнее работает трансформатор (в разумных пределах, конечно). Если использовать частоту в несколько десятков килогерц вместо сетевых 50 Гц, можно прилично уменьшить габариты трансформаторов при той же передаваемой мощности. Эта идея лежит в основе импульсных блоков питания. Работает такой блок следующим образом: напряжение сети выпрямляется, полученное постоянное напряжение питает транзисторный генератор, который даёт снова переменное напряжение, но уже высокой частоты. Его теперь можно понижать или повышать трансформатором, выпрямлять и подавать в нагрузку.

По такой схеме сейчас питается подавляющее большинство электроники: компьютеры, мониторы, телевизоры, зарядные устройства для ноутбуков, телефонов и прочих гаджетов. Поскольку входное напряжение первым делом выпрямляется, импульсный блок питания должен без проблем работать на постоянном токе. Но есть пара моментов, которые могут всё испортить.

Во-первых, напряжение после выпрямителя равно почти амплитудному значению переменного напряжения. То есть для ~220 В на входе выпрямитель даст 311 B. Мы же по условию подаём постоянное напряжение 220 В, что на 30% ниже. Это скорее всего не вызовет проблем, потому что современные блоки питания могут работать в широком диапазоне напряжений, обычно от 100 до 250 В.

Во-вторых, выпрямитель состоит из четырёх диодов, которые работают парами: одна пара на положительной полуволне тока, другая — на отрицательной. Таким образом, каждый диод пропускает ток лишь половину времени. Если мы подадим на выпрямитель постоянное напряжение, одна пара диодов будет открыта всегда, и на них будет рессеиваться двойная мощность. Если диоды не имеют двойного запаса по току, они могут сгореть. Но это не слишком большая беда: можно просто выкинуть выпрямитель и подавать постоянное напряжение сразу после него.

После того, как вы потушили несколько возгораний и сгребли в кучу испорченные приборы, настало время подвести итоги. Переход на постоянный ток переживёт либо старая и простая техника (лампы накаливания, нагреватели, коллекторные моторы с механическим управлением) либо, наоборот, самая современная (с импульсными блоками питания и инверторными моторами).

К счастью, описанный сценарий вряд ли осуществится на практике, если не рассматривать возможность специально организованной диверсии. Ни при какой возможной аварии в энергосети переменное напряжение не станет вдруг постоянным. Правда, при возможных авариях случаются иные нехорошие вещи, но это уже совсем другая история. Берегите себя и делайте бэкапы.

В чем разница между переменным током и постоянным?

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об открытиях Николы Тесла, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Краткая история электричества

Кто изобрел электричество? А никто! Люди постепенно понимали, что это такое и как им пользоваться.

Все началось в 7 веке до нашей эры, в один солнечный (а может и дождливый, кто знает) день. Тогда греческий философ Фалес заметил, что, если потереть янтарь о шерсть, он будет притягивать легкие предметы.

Потом были Александр Македонский, войны, христианство, падение Римской империи, войны, падение Византии, войны, средневековье, крестовые походы, эпидемии, инквизиция и снова войны. Как вы поняли, людям было не до какого-то там электричества и натертых шерстью эбонитовых палочек.

В каком году изобрели слово «электричество»? 1600 году английский естествоиспытатель Уильям Гилберт решил написать труд «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле». Именно тогда и появился термин «электричество».

Через сто пятьдесят лет, в 1747 году Бенджамин Франклин, которого мы все очень любим, создал первую теорию электричества. Он рассматривал это явление как флюид или нематериальную жидкость.

Именно Франклин ввел понятие положительного и отрицательного зарядов (до этого разделяли стеклянное и смоляное электричество), изобрел молниеотвод и доказал, что молния имеет электрическую природу.

Бенджамина любят все, ведь его портрет есть на каждой стодолларовой купюре. Помимо работы в точных науках, он был видным политическим деятелем. Но вопреки распространенному заблуждению, Франклин не был президентом США.

Дальше пойдет перечисление важных для истории электричества открытий.

1785 год – Кулон выясняет, с какой силой противоположные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются.

1791 год – Луиджи Гальвани случайно заметил, что лапки мертвой лягушки сокращаются под действием электричества.

Принцип работы батарейки основан на гальванических элементах. Но кто создал первый гальванический элемент? Основываясь на открытии Гальвани, другой итальянский физик Алессандро Вольта в 1800 году создает столб Вольта – прототип современной батарейки.

На раскопках рядом с Багдадом нашли батарейку возрастом больше двух тысяч лет. Какой древний айфон с ее помощью подзаряжали – остается загадкой. Зато известно точно, что батарейка уже «села». Этот случай как бы говорит: может быть, люди знали об электричестве намного раньше, но потом что-то пошло не так.

Уже в 19 веке Эрстед, Ампер, Ом, Томсон и Максвелл совершили настоящую революцию. Был открыт электромагнетизм, ЭДС индукции, электрические и магнитные явления связали в единую систему и описали фундаментальными уравнениями.

Кстати! Если у вас нет времени, чтобы самостоятельно разбираться со всем этим, для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

20 век принес квантовую электродинамику и теорию слабых взаимодействий, а также электромобили и повсеместные линии электропередач. Кстати, знаменитый электромобиль Тесла работает на постоянном токе.

Конечно, это очень краткая история электричества, и мы не упомянули очень много имен, которые повлияли на прогресс в этой области. Иначе пришлось бы написать целый многотомный справочник.

Чем постоянный ток отличается от переменного и как преобразовывается?

Постоянный ток.

Постоянный ток — характеризует движение частиц в определенном направлении, его напряжение или сила имеют одно и то же значение. Источниками постоянного тока могут выступать: аккумуляторы, батарейки или генераторы, где он выпрямляется за счет коллектора. Постоянный ток применяется часто, с ним работают: бытовые приборы, зарядные устройства, его применяют в двигателях и аккумуляторах.

Переменный ток.

Чаще всего используется переменный ток, по величине и направлению он постоянно изменяется, с равными промежутками времени. Переменный ток может быть однофазным и многофазным. Для выработки переменного тока используют генераторы. Он используется в: радио, телевидении, телефонии, широко применяется в промышленности.

Преобразование.

В розетках мы получаем переменный ток, но электрическим приборам необходим — постоянный.

Для преобразования одного вида в другой используются специальные выпрямители. Преобразование может происходить как из переменного в постоянный ток, так и наоборот.

Выработка тока.

Генератор постоянного и переменного тока.

Генератор превращает механическую энергию в электрическую энергию. Тот ток, который получается после такого процесса, бывает постоянным и переменным. Устройство генератора постоянного тока простое и понятное, оно состоит из неподвижного статора, имеющего вращающийся ротор, и оснащено дополнительной обмоткой. Благодаря движениям ротора происходит выработка электрического тока. За счет действий ротора, совершаемых в магнитном поле, генератор переменного тока дает энергию. Главное преимущество такого генератора, это быстрое вращение движущего элемента. Скорость ротора быстрее в сравнении с генератором переменного тока.

Синхронный и асинхронный генератор.

Генератор переменного тока разделяют на синхронный и асинхронный. Их отличие, это возможности, которые они предоставляют. Конструкция синхронного генератора намного сложнее, чем в асинхронном. Он производит ток более чистый, пусковые загрузки переносятся легко. Такие конструкции подключают к технике, которая переносит перепады напряжения не очень хорошо.

Что касается асинхронных генераторов, то конструкция намного проще, из-за этого они легко справляются с короткими замыканиями. Их часто используют для питания техники сварочного типа и электрических инструментов. Высокоточную технику к такому устройству подключать не нужно.

Однофазный и трехфазный генератор.

Во внимание обязательно стоит брать характеристику тока, который вырабатывается. Однофазный генератор работает на 220В, а вот трехфазный 380 В

Любой покупатель, должен это знать и при покупке такой конструкции обращать на это внимание. Однофазные модели можно встретить в бытовых нуждах, для такого назначения они используются часто. А вот трехфазные генераторы питают энергией большие объекты, здания, сооружения, деревня и поселки.

Какими должны быть розетки

Размеры розеток, их тип, материал, из которого они изготовлены, зависят в первую очередь от назначения розеток, токов и напряжений, на которые они рассчитаны. Устройства, работающие при постоянном напряжении, имеют полярные вилки. Поэтому и розетки для них должны быть полярными. Тогда даже неопытный пользователь не сможет перепутать, где «+» и «–».

Переменный ток в цепи представляет собой электрический поток заряженных частиц, направление и скорость которых периодически изменяется во времени по определенному закону.

Инструкция

Обратитесь к общему понятию переменного тока в электрической цепи, описанному в школьном учебнике. Там вы увидите, что переменный ток – это электрический ток, значение которого меняется по синусоидальному или косинусоидальному закону. Это означает, что величина силы тока в сети переменного тока изменяется по закону синуса или косинуса. Собственно говоря, это отвечает тому току, что течет в бытовой электрической сети. Однако синусоидальность тока не является общим определением переменного тока и не до конца объясняет природу его протекания.

Нарисуйте на листе бумаги график синусоиды. По данному графику видно, что значение самой функции, выражаемой силой тока в данном контексте, изменяется от положительного значения к отрицательному. Причем время, через которое происходит смена знака, всегда одно и то же. Это время называется периодом колебаний тока, а обратная ко времени величина – частотой переменного тока. Например, частота переменного тока бытовой сети составляет 50 Гц.

Обратите внимание на то, что обозначает смена знака функции физически. На самом деле, это означает лишь то, что в какой-то момент времени ток начинает течь в противоположную сторону

Причем, если закон изменения синусоидальный, то смена направления движения происходит не скачком, а с постепенным торможением. Отсюда и понятие переменного тока, и главное отличие его от постоянного, который всегда течет в одном и том же направлении и имеет постоянную величину. Как известно, направление тока задается направлением положительно заряженных частиц в цепи. Таким образом, в цепи переменного тока заряженные частицы через определенное время изменяют направление своего движения на противоположное.

Почему переменный ток опаснее постоянного

В войне токов, чтобы не потерпеть убытки и финансовый крах от внедрения и использования идей Теслы, Эдисон публично демонстрировал, как переменный ток убивает животных. Случай, когда какой-то американский гражданин погиб от удара переменным током, был очень подробно и широко освещен в прессе.

Для человека переменный ток в общем случае действительно опаснее постоянного. Хотя всегда нужно учитывать величину тока, его частоту, напряжение, сопротивление человека, которого бьет током. Рассмотрим эти нюансы:

Переменный ток частотой 50 Герц в три-четыре раза опаснее для жизни, чем постоянный ток. Если частота тока более 1000 Герц, то он считается менее опасным.
При напряжениях около 400-600 Вольт переменный и постоянный токи считаются одинаково опасными. При напряжении более 600 Вольт более опасен постоянный ток.
Переменный ток в силу своей природы и частоты сильнее возбуждает нервы, стимулируя мышцы и сердце. Именно поэтому он несет большую опасность для жизни.

С каким бы током вы не работали, соблюдайте осторожность и будьте бдительны! Берегите себя и свои нервы, а также помните: сделать это эффективно поможет профессиональный студенческий сервис с лучшими экспертами. {SOURCE}

{SOURCE}

Преобразование

Понятно, что в розетках мы получаем переменный ток. Но часто для электрических приборов необходим постоянный вид. Для этой цели служат специальные выпрямители. Процесс состоит из следующих действий:

подключение моста с четырьмя диодами, имеющих необходимую мощность;
подключение фильтра или конденсатора на выход с моста;
подключение стабилизаторов напряжения для уменьшения пульсаций.

Преобразование может происходить как из переменного в постоянный ток, так и наоборот. Но последний случай будет реализовать значительно труднее. Потребуются инверторы, которые, помимо прочего, стоят совсем недешево.

15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют

Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети

7 частей тела, которые не следует трогать руками Думайте о своем теле, как о храме: вы можете его использовать, но есть некоторые священные места, которые нельзя трогать руками. Исследования показыва.

Зачем нужен крошечный карман на джинсах? Все знают, что есть крошечный карман на джинсах, но мало кто задумывался, зачем он может быть нужен. Интересно, что первоначально он был местом для хр.

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

9 знаменитых женщин, которые влюблялись в женщин Проявление интереса не к противоположному полу не является чем-то необычным. Вы вряд ли сможете удивить или потрясти кого-то, если признаетесь в том.

Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.

Чем обосновано разнообразие электротоков

У многих может возникнуть вполне обоснованный вопрос – зачем использовать такое разнообразие электротоков, если можно выбрать один и сделать его стандартным? Все дело в том, что не каждый вид электротока подходит для решения той или иной задачи.

В качестве примера приведем условия, при которых использовать постоянное напряжение будет не только не выгодно, ни и иногда невозможно:

задача передачи напряжения на расстояния проще реализовывается для переменного напряжения;
преобразовать постоянный электроток для разнородных электроцепей, у которых неопределенный уровень потребления, практически невозможно;
поддерживать необходимый уровень напряжения в цепях постоянного электротока значительно сложнее и дороже, чем переменного;
двигатели для переменного напряжения конструктивно проще и дешевле, чем для постоянного. В данном пункте необходимо заметить, что у таких двигателей (асинхронных) высокий уровень пускового тока, что не позволяет их использовать для решения определенных задач.

Теперь приведем примеры задач, где более целесообразно использовать постоянное напряжение:

чтобы изменить скорость вращения асинхронных двигателей требуется, изменить частоту питающей электросети, что требует сложного оборудования. Для двигателей, работающих от постоянного электротока, достаточно изменить напряжение питания. Именно поэтому в электротранспорте устанавливают именно их;
питание электронных схем, гальванического оборудования и многих других устройств также осуществляется постоянным электротоком;
постоянное напряжение значительно безопаснее для человека, чем переменное.

Исходя из перечисленных выше примеров, возникает необходимость в использовании различных видов напряжения.

{SOURCE}

Энергия и мощность в электротехнике

В электротехнике существуют еще и такие понятия, как энергия и мощность. связанные с законом Ома. Сама энергия существует в механической, тепловой, ядерной и электрической форме. В соответствии с законом сохранения энергии, ее невозможно уничтожить или создать. Она может лишь преобразовываться из одной формы в другую. Например, в аудиосистемах осуществляется преобразование электроэнергии в звук и теплоту.

Любые электрические приборы потребляют определенное количество энергии на протяжении установленного промежутка времени. Эта величина индивидуальна для каждого прибора и представляет собой мощность, то есть объем энергии, который может потребить тот или иной прибор. Этот параметр вычисляется по формуле P=IxU. единицей измерения служит ватт. Он означает перемещение одного ампера одним вольтом через сопротивление в один ом.

Таким образом, основы электротехники для начинающих помогут на первых порах разобраться с основными понятиями и терминами. После этого будет значительно легче использовать полученные знания на практике.

Что такое электрический ток?

Электрическим током называют постоянную или переменную величину, которая возникает на основе направленного или упорядоченного движения, создаваемого заряженными частицами — в металлах это электроны, в электролите — ионы, а в газе — и те, и другие. Иными словами, говорят, что электрический ток «течет» по проводам.

Таблица величин

Некоторые ошибочно полагают, что каждый заряженный электрон двигается по проводнику от источника до потребителя. Это не так. Он лишь передает заряд на соседние электроны, сам оставаясь на месте. Т.е. его движение хаотично, но микроскопично. Ну а уже сам заряд, двигаясь по проводнику, достигает потребителя.

Электрический ток имеет такие параметры измерения, как: напряжение, т.е. его величина, измеряющаяся в вольтах (В) и сила тока, которая измеряется в амперах (А)

Что очень важно, при трансформации, т.е. уменьшении или увеличении при помощи специальных устройств, одна величина воздействует на другую обратно пропорционально

Это значит, что уменьшив напряжение посредством обычного трансформатора, добиваются увеличения силы тока и наоборот.

История

Компания Томаса Эдисона, которая называлась «Эдисон Электрик Лайт», была основана в конце 70-х годов XIX века. Тогда, во времена свечей, керосиновых ламп и газового освещения лампы накаливания, выпускаемые Эдисоном, могли работать непрерывно 12 часов. И хотя сейчас этого может показаться до смешного мало — это был настоящий прорыв. Но уже в 1880-е годы компания смогла не только запатентовать производство и передачу постоянного тока по трехпроводной системе (это были «ноль», «+110 В» и «-110 В»), но и представить лампу накаливания с ресурсом в 1200 часов.

Никола Тесла

Именно тогда и родилась фраза Томаса Эдисона, которая впоследствии стала известна всему миру, — «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешевым, что только богачи будут жечь свечи».

Ну а уже к 1887-му в Соединенных Штатах успешно функционирует больше 100 электростанций, которые вырабатывают постоянный ток и где используется для передачи именно трехпроводная система, которая применяется в целях хотя бы небольшого снижения потерь электроэнергии.

А вот ученый в области физики и математики Джордж Вестингауз после ознакомления с патентом Эдисона нашел одну очень неприятную деталь — это была огромная потеря энергии при передаче. В то время уже существовали генераторы переменного тока, которые не пользовались популярностью по причине оборудования, которое бы на подобной энергии работало. В то время талантливый инженер Никола Тесла еще работал у Эдисона в компании, но однажды, когда ему было в очередной раз отказано в повышении зарплаты, Тесла не выдерживал и ушел работать к конкуренту, которым являлся Вестингауз. На новом месте Никола (в 1988 году) создает первый прибор учета электроэнергии.

Именно с этого момента и начинается та самая «война токов».

Графические изображения

Благодаря применению графического метода, можно получить наглядное представление динамических изменений различных величин. Ниже приведен график изменения напряжения с течением времени для гальванического элемента 3336Л (4,5 В).

Горизонтальная ось отображает время, вертикальная – напряжение

Как видим, график представляет собой прямую линию, то есть напряжение источника остается неизменным.

Теперь приведем график динамики изменения напряжения в течение одного цикла (полного оборота рамки) работы генератора,.

Горизонтальная ось отображает угол поворота в градусах, вертикальная — величину ЭДС (напряжение)

Для наглядности покажем начальное положение рамки в генераторе, соответствующее начальной точке отчета на графике (0°)

Начальное положение рамки

Обозначения:

1 – полюса магнита S и N;
2 – рамка;
3 – направление вращения рамки;
4 – магнитное поле.

Теперь посмотрим, как будет изменяться ЭДС в процессе одного цикла вращения рамки. В начальном положении ЭДС будет нулевым. В процессе вращения эта величина начнет плавно возрастать, достигнув максимума в момент, когда рамка будет под углом 90°. Дальнейшее вращение рамки приведет к снижению ЭДС, достигнув минимума в момент поворота на 180°.

Продолжая процесс, можно увидеть, как электродвижущая сила меняет направление. Характер изменений поменявшей направление ЭДС будет таким же. То есть она начнет плавно возрастать, достигнув пика в точке, соответствующей повороту на 270°, после чего будет снижаться, пока рамка не завершит полный цикл вращения (360°).

Если график продолжить на несколько циклов вращения, мы увидим характерную для переменного электротока синусоиду. Ее период будет соответствовать одному обороту рамки, а амплитуда – максимальной величине ЭДС (прямой и обратной).

Теперь перейдем к еще одной важной характеристике переменного электротока – частоте. Для ее обозначения принята латинская буква «f», а единица ее измерения – герц (Гц)

Этот параметр отображает количество полных циклов (периодов) изменения ЭДС в течение одной секунды.

Определяется частота по формуле: . Параметр «Т» отображает время одного полного цикла (периода), измеряется в секундах. Соответственно, зная частоту, несложно определить время периода. Например, в быту используется электроток с частотой 50 Гц, следовательно, время его периода будет две сотых секунды (1/50=0,02).

Сварка с применением постоянного тока

Сварочные аппараты на постоянке поддерживает 2 режима работы — процесс соединения с прямой и обратной полярностью. Пользуясь такими установками необходимо регулярно следить за их режимом работы, так как одни металлы схватываются на прямой, а другие на обратной полярности.

Наиболее широко применяется прямая полярность. Сварной кратер получается глубоким и узким. Подача тепла уменьшается, скорость прохода увеличивается. Применяется для нарезки металла, имеет стабильную дугу, в результате образуется качественное соединение. Используется во время работы со сталью, толщиной от 4 мм. Большинство материалов свариваются именно на прямой полярности.

Обратная полярность применяется для соединения тонких металлов средней толщины. Электросварочный шов не глубокий, но достаточно широкий. При этой полярности нельзя пользоваться электродами, которые чувствительны к перегреву.

Основными достоинствами сварки с постоянным напряжением является:

Отсутствие брызг расплавленного металла.
Устойчивость дуги электрического тока.

Источники ЭДС

Источники электротока любого рода бывают двух видов:

первичные, с их помощью происходит генерация электроэнергии путем превращения механической, солнечной, тепловой, химической или другой энергии в электрическую;
вторичные, они не генерируют электроэнергию, а преобразуют ее, например, из переменной в постоянную или наоборот.

Единственным первичным источником переменного электротока является генератор, упрощенная схема такого устройства показана на рисунке.

Упрощенное изображение конструкции генератора

Обозначения:

1 – направление вращения;
2 – магнит с полюсами S и N;
3 – магнитное поле;
4 – проволочная рамка;
5 – ЭДС;
6 – кольцевые контакты;
7 – токосъемники.

Чем постоянный ток отличается от переменного и каков его путь от источника до потребителя?

Итак, переменным называют ток, способный меняться по направлению и величине в течение определенного времени

Параметры, на которые при этом обращают внимание, это частота и напряжение. В России в бытовых электрических сетях подают переменный ток, имеющий напряжение 220 В и частоту 50 Гц

Частота переменного тока — это количество изменений направления частиц определенного заряда за секунду. Получается, что при 50 Гц он меняет свое направление пятьдесят раз, в чем постоянный ток отличается от переменного.

Его источником являются розетки, к которым подключают бытовые приборы под различным напряжением.

Переменный ток начинает свое движение от электрических станций, где имеются мощные генераторы, откуда он выходит с напряжением от 220 до 330 кВ. Далее переходит в трансформаторные подстанции, которые находятся вблизи домов, предприятий и остальных конструкций.

В подстанции ток попадает под напряжением 10 кВ. Там он преобразовывается в трехфазное напряжение 380 В. Иногда с таким показателем ток переходит непосредственно на объекты (где организовано мощное производство). Но в основном его снижают до привычных во всех домах 220 В.

Отличия электродов постоянного тока и переменного

Электроды условно не различаются. Но постоянный поток энергии не подходит для соединения переменным током. Электросварочные материалы, которые рассчитаны для переменки, успешно применяются и для электросварки с помощью постоянного электричества. Образующиеся электроды эксперты называют универсальными.

Универсальные электроды характеризуются:

Хорошей и стабильной дугой, которая даже повторно легко зажигается.
Объемной выработкой работы.
Высокой рентабельностью.
Небольшой степенью разбрызгивания.
Хорошим отделением примесей.
Возможностью доброкачественно сварить загрязненные, окисленные, ржавые и влажные материалы.
Простейшими требованиями к устройству и работнику.

Особенностью универсальных электросварочных электродов является, возможность изготавливать соединение металлических изделий, даже если присутствует большое расстояние между частями металлов. Они отлично подходят для электросварки коротких швов и точечного прихвата.

Сравнивая сварку на постоянном и переменном напряжении, преимуществ больше у аппаратов с постоянным потоком энергии. Экономятся сварные материалы, так как разбрызгивание минимальное. Постоянку просто и легко использовать в работе, применяется для тонкостенных изделий. Воздействие погодных условий не влияет на устойчивость дуги, обеспечивая высокую производительность. Все участки на сооружении провариваются, в итоге специалист получает качественный и аккуратный рубец.

Устройство с переменкой обеспечивает хорошее качество соединения, простоту и удобство сварочного процесса. Оборудование, которое работает на данном виде напряжения стоит намного дешевле.

Основным различием переменного и постоянного электричества является то, что на электрод во время работы подается ток или переменно с частотой 50 Гц или постоянно. В конструкции сварочного аппарата постоянного потока есть выпрямители в виде диодов, которые выпрямляют электричество на выходе и создают знакопостоянное пульсирующее значение. Современные полупроводниковые выпрямители гарантируют высокую результативность и высокий показатель полезного действия. Следовательно, более качественная сварка получится с применением постоянного потока. Как показала практика, электроды переменки — прошлый век.

Сварочный ток — самый главный параметр, от которого зависит качественное соединение. Подбирать диаметр электрода необходимо с учетом толщины металла. И отталкиваясь от его диаметра, выставляется электричество. Эту информацию можно найти на упаковке. Точных и конкретных настроек напряжения нет — каждый мастер ориентируется на свои чувства и выставляет нужный параметр напряжения.

В специальных магазинах очень широкий выбор электродов для дуговой электросварки

Покупая, обращайте внимание на качество продукции и наличие лицензии

Основные токовые величины

При возникновении в цепи электрического тока, происходит постоянный перенос заряда через поперечное сечение проводника. Величина заряда, перенесенная за определенную единицу времени, называется силой тока. измеряемой в амперах .

Для того чтобы создать и поддерживать движение заряженных частиц, необходимо воздействие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия, прекращается и течение электрического тока. Такая сила получила название электрического поля, еще она известна как напряженность электрического поля. Именно она вызывает разность потенциалов или напряжение на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины применяется специальная единица – вольт. Существует определенная зависимость между основными величинами, отраженная в законе Ома, который будет рассмотрен подробно.

Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление. измеряемое в омах. Данная величина является своеобразным противодействием проводника течению в нем электрического тока. В результате воздействия сопротивления происходит нагрев проводника. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения, значение сопротивления увеличивается. Величина в 1 Ом возникает, когда разность потенциалов в проводнике составляет 1 В, а сила тока – 1 А.

Данный закон относится к основным положениям и понятиям электротехники. Он наиболее точно отражает зависимость между такими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Определения этих величин уже были рассмотрены, теперь нужно установить степень их взаимодействия и влияния друг на друга.

Для того чтобы вычислить ту или иную величину, необходимо воспользоваться следующими формулами:

Сила тока: I = U/R (ампер).
Напряжение: U = I x R (вольт).
Сопротивление: R = U/I (ом).

Зависимость этих величин, для лучшего понимания сути процессов, часто сравнивается с гидравлическими характеристиками. Например, внизу бака, наполненного водой, устанавливается клапан с примыкающей к нему трубой. При открытии клапана вода начинает течь, поскольку существует разница между высоким давлением в начале трубы и низким – на ее конце. Точно такая же ситуация возникает на концах проводника в виде разности потенциалов – напряжения, под действием которого электроны двигаются по проводнику. Таким образом, по аналогии, напряжение представляет собой своеобразное электрическое давление.

Силу тока можно сравнить с расходом воды, то есть ее количеством, протекающим через сечение трубы за установленный период времени. При уменьшении диаметра трубы уменьшится и поток воды в связи с увеличением сопротивления. Этот ограниченный поток можно сравнить с электрическим сопротивлением проводника, удерживающим поток электронов в определенных рамках. Взаимодействие тока, напряжения и сопротивления аналогично гидравлическим характеристикам: с изменением одного параметра, происходит изменение всех остальных.

Основные отличия между электрическими машинами постоянного и переменного тока

Электродвигатели постоянного тока используют графитовые щетки и коллекторный узел для смены направления тока и, соответственно, полярности магнитного поля во вращающемся роторе. Именно это взаимодействие между вращающимся ротором и неподвижным постоянным магнитным полем статора и приводит машину в движение.

По данным от maxon motors, электрические машины постоянного тока имеют ограничения по времени эксплуатации коллекторно-щеточного, срок службы которого составляет в среднем 1000 – 1500 часов. При перегрузке срок службы составляет менее 100 часов, а при нормальных (номинальных) условиях эксплуатации может достигать и 15 000 часов. Скорость вращения таких машин ограничена процессами коммутации в коллекторно-щеточном узле и не превышает 10 000 об/мин.

Электрические машины постоянного напряжения имеют хорошую надежность и легкую управляемость, но страдают довольно приличными потерями. КПД снижается из-за сопротивления в обмотках, вихревых токов, потерь в щеточно-коллекторном узле.

Асинхронные электродвигатели используют другой принцип – на катушки статора подается переменное напряжение, которое создает вращающееся магнитное поле, а магнитное поле ротора индуцируется магнитным полем статора. Таким образом получается, что ротор как – бы пытается «догнать статор» . Еще одним видом машин переменного напряжения являются синхронные электродвигатели. Они используют немного другой принцип работы – катушки статора все так же запитываются переменным напряжением, а в ротор через контактные кольца подается постоянный ток (или используют постоянные магниты). Таким образом, магнитные поля статора и ротора сцепляются и машина вращается. Синхронный электродвигатель имеет жесткую механическую характеристику и скорость вращения ротора соответствующую скорости вращения магнитного поля статора в отличии от асинхронных машин, в которых присутствует скольжение (разница между скоростью вращения магнитного поля статора и реальной скоростью ротора).

Электродвигатели переменного тока предназначены для работы с определенной точкой на механической характеристике. Эта точка соответствует максимальной производительности двигателя. При работе в другой точке механической характеристики КПД машины резко снизится. Асинхронные электродвигатели переменного тока потребляют дополнительную энергию для создания магнитного поля путем индукции тока в роторе. Следовательно, двигатели переменного тока менее эффективны, чем двигатели постоянного тока. Фактически, машина постоянного тока на 30% эффективнее машины переменного тока из-за того.

Основы электротехники 4 – Переменный ток

Этим постом мы продолжаем серию публикаций, посвящённых основам электротехники. В нём мы поговорим о переменном токе. Основные задачи электротехники – это произвести, передать и распределить энергию, по пути её к тому же приходится, преобразовывать. Всё это проще делать на переменном токе, чем на постоянном. Вообще говоря, переменный – это всё, что не постоянно, но мы будем говорить о синусоидальных токах и напряжениях, потому что именно их используют на практике.

Почему это пошло от генераторов электроэнергии? Их проще всего сделать так, чтобы они выдавали синусоидальное напряжение, а синусоидальное напряжение по природе своей точно такое же, как постоянное, только его значение изменяется во времени по закону синуса. Вообще переход от вращения к синусоиде очень простой. Поэтому, например, синусоиду удобно описывать с помощью угловой частоты Ω. Об этом мы поговорим ещё позже. Раз уж мы заговорили об описании синусоиды, то остановимся пока на этом и дадим несколько определений.

Мгновенное значение – это значение в данный момент времени.

Амплитудное значение – наибольшее значение которого достигает сигнал.

Действующее значение – это такое значение постоянного напряжения, которое производит такой же тепловой эффект, как и рассматриваемые синусоидальные.

Период – наименьший период времени между двумя одинаковыми значениями сигнала.

Частота линейная – это величина обратная периоду, угловая – 2 π f. Об этом поговорим чуть позже.

Фаза – это то, насколько синусоида сдвинута относительно начала координат в момент времени 0.

Когда говорят о переменном напряжении или токе, говорят обычно действующее значение и частоту. Например, в розетке 220 Вольт, 50 Герц. Это значит, что действующее значение 220 Вольт, а линейная частота 50 Герц, период 20 миллисекунд кстати.

Теперь о том, как ведут себя элементы цепи на переменном токе. С резистором ничего нового, но появляются два новых элемента: ёмкость и индуктивность.

Начнём с ёмкости, то есть конденсатора. Конденсатор представляет из себя две пластины, разделенные диэлектриком. Прикладываем напряжение, побежали электроны, то есть потек ток. Бежать они могут только до пластины, дальше некуда. На пластинах место ограничено, поэтому чем больше электронов там уже есть, тем медленнее прибегают новые, то есть ток постепенно спадает.

Из-за того, что напряжение у нас синусоидальное, ток спадает до 0 ровно в тот момент, когда напряжение достигает максимума. Не будем сейчас лезть в математику, просто примем это на веру. Напряжение у нас теперь начинает уменьшаться, значит электроны на пластине ему уже удерживать сложнее. Они начинают бежать обратно, то есть ток меняет знак. Быстрее всего они бегут тогда, когда напряжение равно нулю, ток становится максимальным. Дальше всё повторяется в обратную сторону и так далее.

Если посмотреть теперь на график тока и напряжения, можно увидеть, что ток достигает какого-то значения раньше, чем напряжение. Например, в нулевой момент времени напряжение ещё равно нулю, а ток уже максимальный. Поэтому говорят, что на ёмкости ток опережает напряжение. В идеальном случае это опережение составляет четверть периода или π/2 (если переходят в угловые меры).

Чтобы определить какой ток потечёт через конденсатор, нам понадобится сделать некоторые математические выкладки. Сначала охарактеризуем конденсатор численно и введем для этого понятия ёмкости. Ёмкость – это отношение заряда на пластинах к напряжению, при котором оно возникает.

Теперь вспоминаем что ток – это производная заряда по времени. Отсюда получаем выражение для тока через напряжение. Подставим теперь переменное напряжение, пропустим скучноватую математику и получим выражение для тока. Осталось поделить напряжение для тока и получаем выражение для ёмкостного сопротивления.

Второй новый элемент – индуктивность. Самый простой индуктивный элемент – это катушка из провода.

Для понимания её работы нам понадобится еще один вспомогательный закон (закон электромагнитной индукции). На нём строится почти вся теория электрических машин, но для нас сейчас это не более чем вспомогательный факт. Суть этого закона в том, что переменное магнитное поле порождает электрическое и главное наоборот. То есть вокруг любого проводника с переменным током есть магнитное поле, но, когда провод сворачивается в катушку почти всё порождаемое им поле концентрируется внутри катушки и начинает влиять на неё саму.

Влияние это заключается в том, что магнитное поле, порождённое катушкой, начинает создавать в ней самой поле электрическое. Звучит так, как будто “Мюнхаузен вытаскивает сам себя за волосы”, но всё дело в направлении этого наведённого поля. Его можно вывести математически, для синусоиды это несложно, но мы воспользуемся очень удобным и простым правилом Ленца, которое есть не что иное как красиво сформулированный закон зловредства. Наведённое ЭДС всегда направлено так, чтобы противодействовать полю её породившему. То есть наведенное ЭДС направлено навстречу напряжению на катушке и мешает току протекать через неё. Иногда для того, чтобы лучше запоминалось, говорят, что ток запутывается в витках катушки. Как бы то ни было, приводит это к тому, что ток через катушку отстаёт от напряжения и тоже на четверть периода, те π/2.

Индуктивное сопротивление математически выводится похоже на то, как выводится ёмкостное, только исходная характеристика здесь не ёмкость, а индуктивность, отношение магнитного потока в катушке к току, которой её породил. Затем берем закон электромагнитной индукции и связываем ток с напряжением через дифференциальные уравнения. Дальше опять немного скучная, но простая математика, и в результате несложных выкладок получаем выражение для напряжения при синусоидальном токе, делим одно на другое, получаем выражение для индуктивного сопротивления.

Вообще говоря, ёмкость и индуктивность очень похожи по своим свойствам, но с точностью до наоборот. Поэтому если вы затрудняетесь вспомнить что-то касающееся одного из них, попробуйте вспомнить для одного из них и сделать всё наоборот. Почти наверняка не ошибетесь.

Для цепей переменного тока справедливы все законы, что мы с вами рассмотрели раньше. Поскольку эти законы фундаментальные и следуют из самой природы вещества.

Однако считать по ним становится уже весьма трудно, приходится делить и умножать синусы, да ещё и с разными фазами. Для того чтобы уйти от всей этой тригонометрии, пользуются так называемыми векторными диаграммами.

Векторные диаграммы. Разберёмся что это и для начала введём понятие вектора для некоторой синусоиды. Для определённости пусть это будет ток с амплитудой Im и фазой φ, для общности берем произвольную фазу. Теперь строим плоскость координат и проводим из её центра вектор, длина которого равна Im, а угол с осью абсцисс равен φ.

То, что у нас получилось, как раз и есть вектор, соответствующий переменному току, амплитудой Im и фазой φ. Если теперь у нас появится ток с другой амплитудой и фазой, то его мы сможем тоже изобразить на этой же плоскости. Теперь понятно зачем мы переходили в угловые величины, когда говорили об отставании, опережении тока, это углы между векторами на плоскости координат.

Следующий шаг, перейдя в декартовы координаты, мы смогли избавиться от тригонометрических функций, операции над векторами уже стали чисто алгебраическими, привычным. Сделаем ещё один небольшой шаг и заметим, что если принять, что ось абсцисс действительная, а ось ординат – мнимая, то мы сможем пользоваться хорошо разработанным математическим аппаратом для комплексных чисел.

Именно в виде векторов на комплексной плоскости чаще всего анализируют переменные токи и напряжения. Они позволяют не только наглядно изобразить их, но и применить для расчёта цепей множество вычислительных приёмов, упрощающих и ускоряющих расчёт. Сейчас мы не будем их касаться, это предмет рассмотрения скорее строго академического курса, посмотрим вещь более простую и практическую: активную, реактивную и полной мощности.

Не давая строгого определения, рассмотрим, что они означают практически. Активная мощность – это та мощность, которая совершает полезную работу. Иначе говоря, что-то греет, крутит, двигает и так далее. Но посмотрим ещё раз на процесс, происходящий в конденсаторе. Заряды к нему то приходят, то уходят, ток создается, идёт в разные стороны. Но обратите внимание, все эти перемещения происходят в пределах одного узла цепи, то есть потенциал не меняется. Значит, хотя ток и есть, но работа не совершается.

Для разрешения этого противоречия вводят понятие реактивной мощности – эта мощность не совершает работы, а нужна только для создания электромагнитного поля. Обратимся ещё раз немного к математике. Вспомним как смещены друг относительно друга ток и напряжение конденсатора – на 90°.

А теперь то же самое для резистора – на нём ток и напряжение совпадают по фазе. Ток, текущий через конденсатор, как мы уже видели, работы не совершает. Его называют реактивным током. Он создаёт реактивную мощность. На векторной диаграмме он направлен по мнимой оси.

Ток, текущий через резистор, работу как раз-таки завершает, его поэтому называют активным. На векторной диаграмме он направлен уже по действительной оси. Поскольку реальные элементы цепи – это всегда комбинация активных и реактивных векторов, то и реальные токи – это всегда комбинация активных и реактивных.

Их векторная сумма называется полным током, векторная сумма активной и реактивной мощностей – полной мощностью. В полной мере эти понятия используется не столько в электротехнике, сколько в электроэнергетике, поэтому сейчас мы на них подробно останавливаться не будем. Посмотрим лучше, как описанные ранее эффекты выглядят на моделях.

Начнем с модели первой. Здесь одно и тоже переменное напряжение, мы прикладываем к ёмкости и индуктивности. Источник здесь собран из блоков Simulink, чтобы можно было на ходу менять частоту. Начнём её менять и увидим изменения тока. На индуктивности он падает, потому что сопротивление индуктивности прямо пропорционально частоте, а на емкости растёт, потому что емкостное сопротивление обратно пропорционально частоте приложенного напряжения.

Теперь вторая модель. Здесь у нас, как мы видим, резистор, токоограничивающий, по сути, батарея конденсаторов. Если мы включаем резистор без конденсаторов, то мы увидим, что ток и напряжение совпадает по фазе. Как только начинаем конденсаторы подключать, увидим, как ток постепенно смещается относительно напряжения, изменяется его фаза.

На этом мы завершаем наш рассказ об элементах цепи переменного тока. В следующей публикации мы ненадолго отвлечемся от классической теории электротехники и поговорим о полупроводниковых элементах: диодах и транзисторах.

Другие публикации по данной теме:

Основы электротехники, введение

Основы электротехники 2 - Электрическая цепь

Основы электротехники 3 - Расчет режима цепи

Постоянный, переменный и переменный ток — какие они и в чем разница?

Использование электричества в нашей повседневной жизни очень широко. Он производит тепло, свет, магнитные поля и движение. Без электричества не работали бы многие устройства, без которых наша жизнь была бы очень сложной.

Что такое электричество?

Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов в цепи, в которой элементы соединены посредством металлических проводников.Принято считать, что электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному. Электричество может переноситься электронами и ионами. Различают два вида тока: постоянный и переменный (переменный).

Какое электричество течет в розетке?

В электроустановках, которые есть у нас в домах или квартирах, присутствует переменный ток, однофазный, характеризующийся такими свойствами, как: напряжением 230 В и частотой 50 Гц, а в местах, особо подверженных поражению электрическим током, дополнительная установлен заземляющий провод.

В чем разница между переменным и постоянным током?

Постоянный ток характеризуется тем, что он течет всегда в одном и том же направлении и меняется его полярность, тогда как переменный ток AC (переменный ток) движется попеременно то в одну, то в другую сторону, и величина его тока изменяется во времени на любую означает.

Какой ток в машине - постоянный или переменный?

Источником питания автомобиля может быть аккумулятор, генератор или генератор переменного тока.В транспортных средствах чаще всего используются одновременно два источника питания: аккумуляторная батарея и электрогенератор - генератор переменного тока. В автомобилях постоянный ток, чаще всего 12 вольт.

Определения переменного и переменного тока

Переменный ток – это электрический ток, значение силы которого свободно изменяется во времени. Часто термин «переменный ток» используется для обозначения переменного тока с синусоидальной формой волны переменного тока (переменный ток). Переменный ток (переменный ток) — случай периодически переменного электрического тока, в котором мгновенные значения изменяются повторяющимся, периодическим образом, с определенной частотой.Мгновенные значения переменного тока имеют знакопеременные положительные и отрицательные значения (отсюда и название «переменный»).

Где постоянный ток, а где переменный?

Постоянный ток нашел широкое применение в питании электродвигателей, где скорость вращения можно регулировать в широких пределах только изменением величины питающего напряжения. В электронных устройствах постоянный ток также используется для питания всевозможных реле.Кроме того, постоянный ток также используется для передачи электроэнергии на большие расстояния по высоковольтным линиям постоянного тока, например, для соединения энергосистем Польши со Швецией и для передачи электроэнергии между энергосистемами переменного тока, как в случае с польско-литовской границей. система подключения., С другой стороны, переменный ток обычно используется в нагревательных элементах (например, электрочайниках, нагревателях печей, плитах, нагревательных паяльниках и т. д.).) Переменный ток также обычно используется для питания ламп накаливания.

Определение постоянного тока

Постоянный ток всегда течет в одном направлении, поэтому его полярность не меняется. Кроме того, он характеризуется постоянным значением интенсивности и направления потока, в отличие от переменного и переменного тока. К преимуществам постоянного тока относятся возможность его хранения, например, в аккумуляторе, и то, что при подаче такого тока мгновенное значение подводимой мощности является постоянным, что имеет большое значение для всех систем усиления и обработки сигналов.Постоянный ток вырабатывается, в том числе элементы (обычно известные как батареи и чаще всего питающие электронные системы), а также фотоэлектрические панели. Обычно в бытовых установках используется 12 В пост. тока

Переменный ток

Переменный ток, также называемый переменным током, возникает, когда свободные электроны в проводе движутся попеременно то в одном, то в другом направлении. Полярность и величина электрического тока периодически меняются. Ток и напряжение увеличиваются до своих максимальных значений, затем уменьшаются до нуля и продолжаются до тех пор, пока не достигнут своего минимального значения.В зависимости от генератора эти изменения происходят даже несколько раз в секунду, поэтому ток, генерируемый таким образом, называется однофазным переменным током. Предполагается, что электрические установки в наших домах работают на частоте 50 Гц (Герц), а эффективное напряжение составляет 230 В.

Трехфазный переменный ток

Этот тип тока широко известен как сила. Он в основном используется для питания трехфазных двигателей и мощных машин, обычно превышающих 4 кВт.Этот ток вырабатывается трехфазным генератором с тремя отдельными обмотками, расположенными на расстоянии 120⁰ друг от друга.

Постоянный и переменный ток

Постоянный ток – это постоянный ток, который имеет постоянный смысл и направление потока электрических зарядов. Под переменным током понимается переменный ток, а чаще периодический переменный ток, т. е. такой, значение которого изменяется преднамеренно и детерминировано, т. е. синусоидально.

Оборудование постоянного тока

Постоянный ток питает многие предметы нашего повседневного использования.К ним относятся компьютеры, планшеты, мобильные телефоны, телевизоры, аудиосистемы и даже светодиодное освещение. Кроме того, постоянный ток также используется для питания электрических мотоциклов, велосипедов и автомобилей.

Переменный ток - где встречается

Переменный ток обычно используется в нагревательных элементах (например, электрических чайниках, каменках, плитах, паяльниках и т. д.). Переменный ток также обычно используется для питания ламп накаливания.

Как преобразовать постоянный ток в переменный

Для преобразования постоянного тока в переменный ток DC-AC необходимо оснастить преобразователями напряжения, которые, пожалуй, наиболее популярны в быту в отличие от преобразователей DC-DC. Они преобразуют постоянное напряжение (от аккумулятора) в переменное напряжение. Может быть от 12 В до 230 В, 24 В/230 В, 48 В/220 В.

Преобразование переменного тока в постоянный

При преобразовании переменного тока в постоянный AC-DC используются импульсные преобразователи, называемые просто блоками питания.Преобразование переменного напряжения в постоянное используется практически во всех электронных устройствах, где питающее напряжение (из сети) после преобразования с помощью трансформатора и выпрямления и стабилизации питает отдельные цепи, питаемые низким постоянным напряжением.

Почему в сети присутствует переменный ток?

Наличие переменного тока в энергосистеме связано с тем, что генераторы, которые его производят, намного эффективнее и, прежде всего, дешевле в производстве и эксплуатации, чем генераторы постоянного тока.Кроме того, переменный ток также легко передавать на большие расстояния как при низком (большом токе), так и при высоком (малом токе, неизменная мощность при преобразовании) напряжении.

Что определяет "форму" тока?

Хотя с годами мы научились производить электричество практически любой формы, напряжение, подаваемое на наши розетки, и потребляемый от них ток имеют синусоидальную форму. Это связано с тем, что синусоида была естественной формой тока, который вырабатывался простейшим генератором, а формирование тока в треугольник или прямоугольник требует достаточно развитой электроники.Сила самого тока зависит не от рода тока (переменный/постоянный), а от мгновенных условий в электрической цепи. Можно сказать, что ток в некотором роде имитирует напряжение. Если в цепи нет напряжения, то в цепи не течет ток. Когда напряжение удваивается, ток тоже удваивается.

Схема переменного тока

Переменный ток (AC) — это ток, который каким-либо образом изменяется со временем. Иногда он растет, иногда уменьшается, и это может происходить совершенно непредсказуемым и случайным образом, как на рисунке ниже:

Диаграмма постоянного тока

Постоянный ток (DC), в отличие от переменного тока, имеет два полюса - положительный и отрицательный.Между ними существует разность потенциалов или напряжение. Условно электрические заряды перемещаются от положительного полюса к отрицательному, хотя на самом деле верно обратное. График постоянного тока представляет собой прямую линию.

Постоянный, переменный и переменный ток простыми словами - Теория электричества

В чем разница между переменным и постоянным током? Как получить переменный ток? Как выглядит переменный ток? Что такое периодичность сигнала? Простыми словами об изменчивости течения.

Что определяет "форму" тока?

Прежде чем мы перейдем к различным формам электрического тока, вы должны знать одну вещь. Напряжение и ток — два неразделимых явления .Можно сказать, что ток в каком-то смысле имитирует напряжение . Если в цепи нет напряжения, то в цепи не течет ток. Когда напряжение удваивается, ток тоже удваивается. И хотя течение иногда может реагировать на эти изменения довольно лениво (иногда запаздывает), а иногда слишком бурно (тогда оно настигает напряжение), связь между двумя явлениями неоспорима. Если вам интересно, как эти отношения работают с чисто физической точки зрения, я написал об этом статью:

Что такое электрический ток? - Электрическая теория.номер

Сегодня мы сосредоточимся на форме тока, т.е. на том, как его значение может меняться со временем. Я докажу вам, что переменный ток — это не тайное знание, а очень простая и логичная задача, основанная на известных нам законах физики. Добро пожаловать!

Как выглядит постоянный ток?

Как я уже писал в начале, ток имитирует напряжение. Следуя этой цепочке рассуждений, если напряжение в цепи составляет DC , она будет генерировать поток DC .Но что значит, что напряжение постоянно? Проще говоря, напряжение является постоянным, когда его значение не меняется со временем. Неважно, 5 секунд, 30 секунд или 5 минут. Так работают, например, адаптеры питания, зарядные устройства для телефонов или обычные аккумуляторы, генерирующие постоянное напряжение, питающее наши ноутбуки и телефоны. Вот как мы можем изобразить такое постоянное напряжение на графике.

Скачок напряжения при включении лампочки

можно описать следующей ситуацией: Представьте, что вы хотите запитать маленькую лампочку от батарейки 3 В.Перед подключением аккумулятора напряжение в цепи равно 0 В. Примерно через 5 секунд после подключения аккумулятора напряжение сразу подскакивает до 3 В. Обратите внимание, что после подключения аккумулятора напряжение аккумулятора больше не изменяется. Вот почему мы называем их DC .

Под действием этого напряжения в цепи начинает протекать DC . Что это значит? Затем электрические заряды перемещаются от одного полюса батареи к другому со скоростью с постоянной средней скоростью , и включенная лампочка излучает с постоянной ярким светом.

Конечно, через несколько часов аккумулятор начнет разряжаться, поэтому его напряжение снизится, а свет от лампочки потускнеет. Тем не менее, аккумуляторы считаются источником постоянного напряжения, поскольку разрядка — это естественный процесс деградации элемента, а не какая-то дополнительная функциональность.

А теперь важное замечание: хотя ток и напряжение имеют одинаковую форму , это не значит, что они имеют одинаковое значение ! Напряжение 3 В редко вызывает ток силой 3 А.Структура схемы и включенные в нее устройства решают, какой ток будет протекать. В случае маленькой лампочки это может быть значение, например, около 200 мА:

Форма постоянного тока такая же, как и у постоянного напряжения, хотя их значения различны

Когда ток «меняется»?

Вы уже знаете, что источник постоянного напряжения (например, батарея) вызывает протекание постоянного тока. А можно ли с такой батареей выпускать АС ? Звучит абсурдно - переменный ток от постоянного напряжения.Удивительно, но это возможно, но есть хитрость.

Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками. В случае аккумулятора разность потенциалов между его полюсами (плюсом и минусом) может быть 1,5 В, 3 В, а в случае больших элементов даже 9 В. Напряжение аккумулятора можно измерить обычным мультиметром, имеющимся в наличии за 20 злотых, но то, что мы видим на его дисплее, может нас немного удивить. Почему? Потому что в зависимости от того, как мы держим батарею, дисплей покажет нам положительное или отрицательное значение!

Изменение полярности батареи означает «переключение напряжения»

Почему? Это связано с принципом работы мультиметра.Обратите внимание, что щупы мультиметра, показанные на рисунке выше, имеют разные цвета — красный и черный. Красный щуп всегда следует прикладывать к более высокому потенциалу, черный щуп к более низкому (чаще всего к земле, определяемому как 0 В). На экране мультиметра отображается разность потенциалов между щупами. Соблюдая правила окраски, результат, видимый на мультиметре, останется положительным (вычитаем больший потенциал из меньшего). Если мы ошибаемся, результат будет отрицательным. Это хорошо видно из следующих уравнений:

U ₁ = V ₊ - V _- = 3 V - 0 V = 3 V
U ₂ = V _- - В ₊ = 0 В - 3 В = - 3 В

Перепутать полярность батареи

Пример мультиметра показывает, что способ подключения батарей может иметь значение.Каковы последствия этого? Как известно, ток всегда течет от плюса к минусу. Меняя полюса батареек в цепи (просто переворачивая батарейку) мы заставим ток течь... в другую сторону. Переведя батарею таким образом много раз, мы получим картинку, видимую на анимации ниже:

Что здесь происходит? Профессионально скажем, что меняем полярность напряжения в цепи , и таким образом меняем направление протекающего тока . Измените, измените через мгновение, затем снова измените... Похоже, мы только что сгенерировали AC! Вот как выглядит график этого напряжения и тока:

Если напряжение положительное (3В), то отрицательное (-3В).То же самое происходит и с током, ведь он, как известно, всегда пытается имитировать напряжение. Конечно, играя в такой ручной перенос батареи, напряжение временами равно 0 В, а ток равен 0 А, так что лампочка на мгновение гаснет. Если нас это сильно беспокоит, то это время можно легко сократить до долей секунды с помощью различных переключателей. В свою очередь, при использовании таких устройств, как транзисторы, время переключения сокращается до долей миллисекунды.

Как видите, изменение полярности постоянного напряжения дает переменный ток довольно "угловатого" характера.Однако в течение почти 200 лет были известны методы создания токов несколько более красивой формы, и это то, что мы сейчас рассмотрим.

Переменный и периодический ток

В общем, переменный ток — это ток, который меняется… каким-либо образом с течением времени. Иногда она растет, иногда уменьшается, и это может происходить совершенно непредсказуемым и случайным образом, как на рисунке ниже:

Диаграмма переменного тока

Конечно, ни одно обычное устройство не питается от этой формы электричества.Можете ли вы представить себе приготовление тостов, когда бутербродница едва нагревает ваш бутерброд в течение 5 минут, а затем полностью и без предупреждения сжигает его дотла? Этот тип случайных сигналов у меня больше ассоциируется с различными измерениями (температура, влажность), где измеряемая величина может быть фактически непредсказуемой и зависеть от многих факторов.

Стандартные электрические сигналы, питающие ваши приборы (например, тостер), представляют собой гораздо более структурированные сигналы. Обычно они имеют красивую правильную форму, а королём этого типа сигнала является синусоида.Вы найдете его в каждой электрической розетке в вашем доме:

Синусоидальный сигнал

Не требуется углубленного анализа или знаний, чтобы сделать вывод о том, что эта форма волны гораздо более предсказуема, чем предыдущая. Это немного похоже на бегущую волну — сигнал то на поверхности, то под поверхностью оси. Так же, как и в примере с заменой батарейки - ток был и положительный и отрицательный, а здесь все плавно и "текуче". Такого эффекта нельзя добиться с помощью аккумуляторов, и только специальные генераторы способны «производить электричество» таким образом.

Обратите внимание, что этот сигнал сначала выпячивается вверх, затем падает до самого низа, затем этот цикл повторяется снова и снова . Эта цикличность является очень важной особенностью многих сигналов, и физики даже придумали для нее свое название — периодичность . Все сигналы со структурой или повторяемостью называются периодическими или просто периодическими сигналами. Ниже приведены несколько примеров таких сигналов для закрепления проблемы:

Периодические сигналы могут принимать различные формы

Когда переменный ток?

Все четыре сигнала, показанные на рисунке выше, имеют нечто общее - каждый из них представляет собой чередующихся отрицательных и положительных значений.То же самое было и с обратимой батареей, верно? Там тоже тока текли попеременно то в одну, то в другую сторону. Недаром я выделил жирным шрифтом термин , переменный , потому что каждый ток, который попеременно течет туда и обратно, есть , переменный ток . См. изображение ниже:

Переменные токи, но не переменные токи
Являются ли видимые сигналы переменными? Да. Они периодические? Конечно, я легко вижу их повторение! Но являются ли они коммутативными? В этом случае сигналы идут вверх и вниз до нуля, но никогда не опускаются ниже горизонтальной оси.Ток меняет для них значение, но никогда не течет в обратном направлении. Еще одно фото:
Не нужно много времени, чтобы ток потерял свою «переменную»
Обе приведенные выше формы волны представляют собой в точности одинаковую синусоидальную форму тока, за исключением того, что левая пересекает горизонтальную ось, а правая только приближается к ней. . Оба сигнала переменные, оба периодические, но только левый является коммутативным. Ток в этом случае один раз «положительный» и один раз «отрицательный». Сигнал справа не имеет этого свойства.

И если вам интересно, откуда на самом деле берется синусоидальная форма и почему напряжение и ток выглядят так, я думаю, следующая статья может вам помочь:

Понимание синусоиды - статья на TeoriaElektryki.pl

Стоит ли заморачиваться?

Работа со звуком, измерительные системы, блоки питания, трансформаторы, генераторы - форма напряжения и тока "быть или не быть" во многих областях.Особенно, если вы инженер-электронщик, построили какую-то тонкую схему-прототип и где-то в глубине души осознаете, что небольшое искажение сигнала может испортить ваши усилия. Представленные здесь знания — это лишь абсолютные основы основ, которые, пожалуй, задают больше вопросов, чем дают ответов. Однако если вы хотели бы однажды понять, почему напряжение в розетке переменное, а не постоянное, или как можно выпрямить ток, то такие доскональные знания вам точно пригодятся.Пусть эта статья станет своего рода «отправной точкой» для более сложных вопросов, которые я скоро опишу.

Не забудьте проверить facebook.com/TeoriaElektryki и скоро увидимся!

Библиография

Теория электрических цепей - С. Болковский, Научно-техническое изд-во,

Основы электротехники, избранные вопросы - С. Краковяк, Варшава,

Основы электротехники - Р.Курдзиэль, Научно-техническое издательство,

Электроника проще, чем вы думаете - Д. Нурманн, Издательство "Связь и связь",

Тебе понравилось это? Взгляни на

и поддержите мою дальнейшую работу!

Или, может быть, вы хотели бы прочитать интересную книгу?

Уведомлять вас о новых статьях?
Я рекомендую подписаться на рассылку новостей или посетить Facebook.Таким образом, вы не пропустите ни одного нового текста!
Я отправил вам электронное письмо!

Пожалуйста, проверьте свой почтовый ящик и подтвердите, что хотите подписаться на информационный бюллетень.

.
Переменный ток - Medianauka.pl

Переменный ток — это ток, мгновенная сила которого изменяется со временем.

Если ток не меняется со временем, это постоянный ток .

Классификация переменного тока

Существуют следующие (более важные) виды переменного тока:

непериодический ток ,

периодический ток ,

пульсирующий ток,

переменного тока,

переменный синусоидальный ток,

переменный треугольный ток,

прямоугольный переменного тока.

Часто термин «переменный ток» применяется к периодическому переменному току с синусоидальной формой волны, но это не строгий термин, так как термин «переменный ток» имеет более широкое значение.

Непериодический ток

Непериодический ток — это ток, зависимость интенсивности от времени которого не выражается периодической функцией. Примером такого тока является ток заряда конденсатора, удар молнии.

Периодический ток

Периодический ток представляет собой ток, интенсивность которого в зависимости от времени может быть описана периодической функцией.

В случае периодического тока термином определим период Тл. Это наименьший возможный интервал времени, в котором имеет место зависимость I(t) = I(t + Δt). Другим термином является частота f = 1/T , измеряемая в герцах (Гц), которая описывает, сколько раз за одну секунду цикл изменений тока.

Примеры

Вот примеры периодических токов:

Ниже представлена диаграмма изменения интенсивности во времени для пульсирующего тока , полученного в результате выпрямления двухполупериодного тока.

Дельта-ток:

Прямоугольный ток:

Синусоидальный переменный ток :

Обычно в промышленных электрических сетях используется синусоидальный переменный ток .

Синусоидальный переменный ток очень легко генерируется с помощью так называемого генератора. Желательно, чтобы среднее значение постоянного тока было равно нулю.

Синусоидальное напряжение переменного тока находится по формуле:

U = U ₀ sinωt

где:

U - мгновенное напряжение,

U ₀ - максимальное напряжение,

т - время,

ω - круговая частота, равная 2π/T или 2π f, где T - период и f - частота.

Сила переменного тока по синусоиде в простой цепи с электрическим сопротивлением R определяется по формуле:

I = I ₀ sinωt

где:

I - мгновенная интенсивность,

I ₀ - максимальная интенсивность,

т - время,

ω - круговая частота.

вопросов

В электрической розетке присутствует постоянный или переменный ток?

Переменная.В Польше параметры переменного тока следующие: напряжение 230 В и частота 50 Гц.

Можно ли преобразовать постоянный ток в переменный?

Да. Для этого используются различные приспособления. Одним из них является инвертор.

Среднеквадратичное значение напряжения и тока

Среднеквадратичное значение напряжения переменного тока равно напряжению постоянного тока, которое, протекая по той же электрической цепи, выделит в приемнике мощность, равную средней мощности, рассеиваемой переменным током.

© medianauka.pl, 2021-07-17, ART-4107

.
Что такое постоянный, переменный и переменный ток?

Поток может принимать разные формы, но это не тайное знание. Вам не нужно быть экспертом, чтобы понять таинственные принципы электричества. Итак, что такое постоянный ток? Чем он отличается от переменного тока и как выглядит переменный ток? Это можно объяснить несколькими простыми словами.

Что такое постоянный ток?

Во-первых, имейте в виду, что ток и напряжение всегда идут рука об руку. Одним словом, ток имитирует напряжение.Обычно ток течет по цепям. Итак, если напряжение в цепи остается прежним, в цепи начинает течь постоянный ток. Но что означает напряжение на том же уровне? Ну проще всего так сказать. Напряжение является постоянным, если его величина не изменяется во времени. Так что не имеет значения, займет ли это 5 секунд, 5 минут или даже час. Напряжение, протекающее через цепь с постоянным значением, создает постоянный ток. Так работают, например, адаптеры питания для ноутбуков, зарядные устройства для телефонов или даже обычные аккумуляторы.Для того, чтобы наш ноутбук или смартфон заряжались, им необходимо постоянное напряжение.

Что такое переменный ток?

Теперь, когда мы знаем, что определенный источник постоянного напряжения, такой как батарея, генерирует поток постоянного тока. Однако можно изменить форму тока. Тогда с помощью обычной батарейки мы сможем генерировать переменный ток. На первый взгляд это может показаться совершенно иррациональным. Как можно из постоянного напряжения получить переменный ток? Что ж, это возможно. Напряжение есть не что иное, как определенная разница между двумя точками.В случае с вышеупомянутой батареей эти две точки плюс и минуты, а разница может быть до 9В, в зависимости от элементов батареи, конечно. Проверим обычным мультиметром, и полученный результат может нас сильно удивить. Получается, что, поменяв полюса батареи, мы заставим ток течь в другую сторону. Итак, меняя полярность в цепи, мы меняем и направление протекания тока. Мы можем делать это сколько угодно раз. Это и означает, что ток переменный.

Что такое переменный ток?

Как мы уже знаем, изменяя положение батареи, мы меняем направление тока.Мы могли бы проделывать это бесконечное количество раз, и ток протекал бы в этом направлении, а иногда и в другом. Короче, будет течь попеременно. Это означает, что переменный ток есть не что иное, как ток, протекающий один раз в одном направлении в другом. Ток переменный, если его значения отрицательные и положительные. Как видите, это не какие-то передовые знания, и нынешнее не должно иметь для нас больше секретов.
.90 000 AC/DC - переменный ток или постоянный ток? - Цепи электрические
Можно долго спорить о том, лучше ли переменный ток, чем постоянный, но само название говорит в пользу переменного тока. Изменчивость связана с движением, изменениями (к лучшему или к худшему), постоянной деятельностью, жизнью и т. п. Постоянство обычно связано с остановкой, мертвенностью, неподвижностью.

Постоянный ток как фиксированное значение не несет никакой информации, оно остается прежним.Переменный ток постоянно меняется, его можно модулировать, видоизменять, с ним пересылать огромные объемы информации. 21 век уже стал веком информации, а информация является самым важным товаром. Переменный ток — очень важная величина, позволяющая записывать, считывать и передавать информацию на огромные расстояния.

Любой, кто хоть немного слышал об электричестве, знает, что в современном мире практически повсеместно используется переменный ток. Вы удивитесь, как это возможно, что электричество всегда есть в наших розетках, а производится оно за сотни километров от нашего дома.Ответ прост - можно использовать трансформаторы для преобразования высоковольтного, низковольтного переменного тока в низковольтный, высоковольтный ток и наоборот. Передача электрического тока на большие расстояния с большой интенсивностью вызвала бы настолько большие потери из-за электрического сопротивления линии, что была бы совершенно неэкономична. Из-за высокого напряжения ток в линии имеет очень низкий ток, поэтому потери в электрическом сопротивлении линии очень малы. Ток высокого напряжения преобразуется на месте использования в ток высокой интенсивности и напряжения, так что он безопасен для людей, которые им пользуются, что делает его полезным.

Еще одним важным преимуществом переменного тока является его замечательная простота производства, благодаря которой его стоимость намного ниже, чем у постоянного тока, а также возможность конструирования очень простых электродвигателей, работающих на переменном токе. Электродвигатели являются одним из наиболее важных применений переменного тока.

Электродвигатель представляет собой устройство, позволяющее преобразовывать электрическую энергию в механическую работу. Работа обычно осуществляется в виде вращательного движения, которое может быть передано, например, движению колес транспортного средства.Первый электрический двигатель был создан гениальным английским физиком и изобретателем Майклом Фарадеем. В 1831 году он сконструировал устройство, известное как щит Фарадея. Этот двигатель не имел практического применения, но вдохновил на дальнейшую работу. В 1834 г. М.Х. Якоби сконструировал первый коллекторный электродвигатель, который использовался для приведения в движение лодки. Настоящей вехой в области электромоторостроения стало создание Дж. Теслой в 1887 г. 2-фазного асинхронного двигателя.Два года спустя М. Доливо-Добровольски сконструировал первый трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором. Первый электродвигатель с жестко регулируемой скоростью был сконструирован в 1902 г. Э. Даниэльсоном. В том же году был разработан линейный двигатель, работающий по тому же принципу, что и современные двигатели. Его конструктором был А. Заден. В том же году он запатентовал свой двигатель.

Принцип действия электродвигателя прост: он состоит из элемента, называемого статором, на котором установлены обмотки электромагнита, и ротора, снабженного статорной обмоткой.Если электродвигатель питается от постоянного тока, его дополнительно оснащают двухсоставным кольцом, расположенным на оси ротора. Обе части кольца соединены с выводами обмотки якоря. Такой элемент называется коммутатором. Ток на коммутатор подается стационарными электрическими щетками, которые скользят по коммутатору. Двигатель работает следующим образом: электромагниты статора создают магнитное поле, которое воздействует на электрический ток, протекающий по обмотке якоря.Это заставляет ротор вращаться в направлении, зависящем от направления тока, протекающего в якоре.

Электродвигатели постоянного тока

Серия
- чем больше нагрузка на выходе двигателя, тем ниже частота вращения ротора. Обычно эти двигатели начинают работать, когда нагрузка отключена. Применяются в устройствах электротяги, а также в электрокранах.

Параллельный - Скорость вращения такого двигателя не зависит от того, какая нагрузка приложена к концу двигателя.Они используются в качестве привода в станках. Серия

- параллельные - являются лучшими из электродвигателей постоянного тока, их используют, например, в качестве привода для устройств с постоянной скоростью вращения и очень высоким крутящим моментом.

Трамваи и троллейбусы являются очень хорошим примером использования серийных двигателей постоянного тока. Использование такого двигателя позволяет получить очень высокий крутящий момент в момент пуска, что выражается в высокой движущей силе.Использование такого решения обеспечивает очень экономичную езду – при трогании с места трамвай запускает двигатель, а при торможении и остановке может полностью его выключить. Дополнительным преимуществом является отсутствие сцеплений, которые значительно снижают эффективность автомобиля и являются элементами, которые очень быстро изнашиваются. Электромотор тоже не душит очень низкими оборотами, в отличие, например, от двигателей внутреннего сгорания. Дополнительным преимуществом такого решения является отказ от многоступенчатой коробки передач, что позволяет достигать высоких крутящих моментов при высоких оборотах двигателя.В случае с электродвигателем крутящий момент велик практически при любой частоте вращения двигателя. Все эти упрощения повышают надежность электродвигателей за счет устранения из них дополнительных усложняющих элементов. Однако одним недостатком этого двигателя является то, что для запуска требуется большой электрический ток. Для запуска такого двигателя используются различные методы. Один из них — пуск сопротивления, который заключается в последовательном соединении двигателя и резистора.Резистор ограничивает пусковой ток, а после разгона автомобиля автоматически отключается от цепи. К сожалению, есть большие потери в сопротивлении, из-за чего этот метод малоэффективен. Кроме того, резистор из-за протекания сильного тока значительно нагревается, и его необходимо охлаждать.

Еще одним способом снижения пускового тока является тиристорная схема, заключающаяся в подключении тиристорного (полупроводникового) ключа к цепи двигателя. Тиристор заставляет двигатель закрываться и открываться очень быстро, что приводит к снижению пускового тока.Тиристорная схема используется гораздо чаще, чем резисторная.

Электродвигатели переменного тока могут иметь разные принципы работы. Их принято делить на индуктивные, синхронные и коллекторные, а в зависимости от тока питания на 1-фазные и 3-фазные.

Двигатели асинхронные трехфазные - через обмотки статора пропускают переменный ток трех фаз. В результате протекания тока электромагнит создает вращающееся поле. Обмотки ротора расположены в этом поле и индуцируют электрические токи по правилу Ленца.Образование электрического тока заставляет ротор вращаться. Ротор из-за большей инерционности вращается значительно медленнее, чем изменяется вихревой ток. Кроме того, ток в роторе индуцируется только при изменении вращающегося поля внутри обмотки ротора. Разница между вращением ротора и изменениями вихревого поля называется скольжением. Явление скольжения затрудняет регулирование скорости вращения ротора. Поэтому такие двигатели используются в устройствах, не требующих регулировки частоты вращения ротора.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором - наиболее широко используемые в промышленности и в то же время самые дешевые среди электродвигателей. Они имеют исключительно простую конструкцию - обмотка ротора построена, как клетка, из литого алюминия или стержней, соединенных кольцами.

Синхронные двигатели - имеют конструкцию ротора, отличную от асинхронных двигателей. Ротор в синхронных двигателях снабжен дополнительными электромагнитами, питающимися постоянным током от генератора, расположенного на оси ротора.Дополнительный электромагнит имеет столько полюсов, сколько полюсов электромагнитов статора. Момент силы, вызывающий вращение, возникает из-за взаимодействия магнитного поля от электромагнитов на роторе и вихревого поля от статора. Вращение ротора полностью синхронизировано с изменениями вихревого поля, поэтому двигатель называется синхронным. Ротор вращается с постоянной скоростью, зависящей от изменения поля вращения статора. Благодаря своим очень большим возможностям синхронные двигатели используются в устройствах, где необходимо получить очень высокие скорости вращения, например, в компрессорах.Другим применением синхронных двигателей являются шаговые двигатели, допускающие ступенчатую работу - ротор двигателя не совершает полных оборотов, а лишь в результате короткого импульса перемещается на определенный угол, от нескольких до нескольких десятков градусов. Шаговый двигатель может совершать несколько тысяч ходов в секунду. Очень высокая точность такого двигателя позволяет использовать его в прецизионных машинах — в системах автоматического управления с цифровым управлением, в часах, а также, например, для перемещения головки диска в памяти ЭВМ.

Коллекторные электродвигатели - как и двигатели постоянного тока, эти двигатели также могут использоваться в параллельной и последовательной конфигурации. Коллекторные двигатели имеют ротор, вокруг которого расположен коммутатор, который питается от электричества от скользящих по нему щеток.

Универсальные двигатели представляют собой очень интересные электродвигатели, приспособленные для работы как с постоянным, так и с переменным током. Такие двигатели используются, например, в бытовой технике, оргтехнике и других подобных устройствах.

Все описанные выше двигатели преобразуют энергию электрического тока косвенно в механическую работу. Однако существуют двигатели, в которых энергия электрического тока непосредственно преобразуется в работу. Это линейные двигатели. Такие двигатели состоят из двух основных элементов: индуктора и гусеницы, которые выполняют функции статора и ротора соответственно. Индуктор и протектор расположены по прямой линии, а движущейся частью является протектор или индуктор, в зависимости от типа двигателя. Линейные двигатели имеют множество преимуществ, наиболее важными из которых являются отсутствие контакта между индуктором и беговой дорожкой, что значительно снижает трение, очень тихая работа двигателя, эффективное охлаждение, отсутствие трения на скользящих контактах, подающих ток на коммутатор, и многие другие. другие.Кроме того, такими двигателями очень легко управлять и объединять их в комплекты, благодаря чему удается получить гораздо большую мощность. Линейные двигатели могут работать на постоянном или переменном токе, а также могут быть синхронными, асинхронными, колебательными и т. д. Применяются преимущественно в конструкциях приводов специального назначения, в электрической тяге и в автоматике. Одним из новейших технологических решений в области электродвигателей являются двигатели с поперечным магнитным потоком.Они используются для приведения в движение очень быстрых транспортных средств, работающих на воздушной подушке или на магнитных рельсах.

Еще одним важным устройством, использующим переменный ток, являются генераторы переменного тока. Они строятся как трехфазные системы, их назначение в основном для питания приемников переменного тока: промышленных, бытовых и осветительных. Чтобы быть пригодным для питания нагрузок, переменный ток должен быть синусоидальным с частотой 50 Гц.Это нормализованная частота в европейских странах. Генераторы переменного тока называются синхронными из-за необходимости очень точного соответствия между частотой тока и числом оборотов в минуту.

Генераторы переменного тока обычно напрямую связаны с двигателем, который их приводит в действие, и не требуют дополнительных передач, снижающих их эффективность. Скорость генератора зависит от двигателя, который его приводит в движение. Как правило, генераторы можно разделить на низкоскоростные генераторы, обычно приводимые в действие водяными турбинами и двигателями внутреннего сгорания, и высокоскоростные генераторы, приводимые в действие паровыми турбинами.

Напряжение в генераторе регулируется вручную, что очень сложно и не очень точно, или автоматически.

Электричество, помимо общеизвестных промышленных и бытовых применений, также используется в медицине. Лечение электрическим током называется электротерапией. Этот метод лечения применялся еще в древности, хотя понятие электрического тока в то время не было известно или реализовано. Однако известно, что некоторые виды рыб генерируют электрический заряд.Делались попытки использовать этих рыб в терапии, прикладывая их к телу больного человека. Однако реальное развитие лечения электрическим током началось в 18 веке, после открытия электрического тока. В 1791 году известный физик Луиджи Гальвани описал явление сокращения мышц лягушки, вызываемое электрическим током. Алессандро Вольта, продолжатель работы Гальвани, сконструировал первый гальванический элемент, а в 1830-х годах Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Это великое открытие положило начало эре переменного тока.Другими научными достижениями, позволившими использовать электричество в медицине, было участие дю Буа-Реймона и Эрба (конец 19 в.).

Электротерапия — это группа процедур, в которых для лечения пациента обычно используется постоянный ток. Наиболее важными методами электротерапии являются:

Гальванизация - лечение, проводимое с использованием постоянного тока. Он заключается в размещении на теле пациента двух электродов, один из которых располагается вблизи больного участка.Через электроды протекает ток, который оказывает расслабляющее действие. Гальваника также оказывает противовоспалительное и обезболивающее действие. Он используется в случае невралгии, неприятного воспаления нервов, дегенерации позвоночника и паралича.

Ионофорез - как и гальванопокрытие, это лечение с использованием постоянного тока. В результате протекающего тока и генерируемого потенциала лекарство, введенное в организм больного, направляется в нужное место – к больным тканям. Препарат обычно вводят в тело вместе с одним из электродов, который помещают на пораженный участок.Молекулы лекарства отрываются от электрода и попадают в пораженную ткань. Ионофорез используется при лечении нервных болей, артрита и очень трудно заживающих переломов костей.

Диадинамические токи – это метод лечения, основанный на переменном токе очень низкой частоты. Процедуры с применением диадинамических токов снимают боль и положительно влияют на кровообращение. Они используются для лечения сильных болей и мышечных спазмов. Как и при других процедурах, электрический ток пропускают между двумя электродами, помещенными в тело пациента.

Электростимуляция - метод с применением переменного тока очень низкой частоты. Прохождение тока вызывает мышечную стимуляцию – чередование сокращений и расслаблений. Это разновидность мышечной гимнастики. Электростимуляция используется для лечения паралича, мышечного пареза, такого как паралич лицевого нерва, и других мышечных травм.

Иногда в терапии используются переменные токи средней частоты. Две пары электродов размещают в теле пациента таким образом, чтобы электрический ток проникал глубоко в пораженные ткани, достигая пораженного участка.Этот метод в основном используется для лечения невралгии, нервных болей, а также болей в костях позвоночника и плеча.

Наверняка у многих из нас в прошлом был удар током. Поражение электрическим током является очень распространенным несчастным случаем, главным образом потому, что мы почти все время имеем дело с электрическим током, хотя иногда даже не осознаем этого. Ежегодно в Польше в результате поражения электрическим током умирает около 300 человек.Обычно используемый переменный ток является особенно опасным видом тока. По сравнению с постоянным током той же силы, переменный ток намного опаснее. Решающим фактором является частота электрического тока. Электрический ток, протекающий через тело человека, течет в местах, где электрическое сопротивление наименьшее. Поэтому он повреждает не только органы, лежащие на пути течения, но и многие другие. Чем дольше длится поражение электрическим током, тем опаснее его последствия.

Переменный ток подразделяется на ток высокого напряжения менее 1000 В и ток высокого напряжения более 1000 В. В зависимости от того, вызвано ли поражение электрическим током контактом с электричеством высокого или низкого напряжения, последствия различны. Наиболее частой причиной поражения электрическим током является рабочее напряжение. Он возникает в результате контакта тела с открытой частью электрического устройства, подключенного к источнику напряжения. Иногда поражение электрическим током происходит в результате воздействия напряжения прикосновения — потока заряда, накопленного на устройстве в результате неправильного подключения или повреждения установки.Иногда заряд накапливается и в земле, на которую влияют разные потенциалы. Это напряжение называется ступенчатым напряжением.

Поток электричества в результате поражения электрическим током вызывает многочисленные физические, химические и биологические изменения в организме. Особенно подвержены параличу пожилые люди, женщины, люди со слабым здоровьем, люди после употребления алкоголя и лица, находящиеся в эмоциональном возбуждении. Погодные условия также могут усилить шок: повышенная влажность воздуха, мокрая земля, мокрая кожа (как известно, вода — очень хороший проводник электричества).Последствия поражения электрическим током также различны для разных тканей человеческого организма.

Последствия поражения электрическим током в основном обусловлены тепловым воздействием - температура электрической дуги может достигать до 2500°С. Течение тока обычно малозаметно внешне, но вызывает сильное поражение внутренних органов, главным образом почек, и, как следствие, заражение крови. Имеются также многочисленные повреждения мышечной ткани и костно-суставной системы. Переломы костей могут образовываться в результате очень сильных мышечных сокращений.Также многочисленные переломы могут возникнуть опосредованно, например, после падения с большой высоты, если удар током произошел, например, об электрический столб. Электрический ток также повреждает органы брюшной полости в результате сокращения мышц покровов. Катаракта также развивается и может появиться через несколько месяцев после аварии. Человек, пораженный электрическим током, также может стать гиперактивным или впасть в депрессию. Появляются расстройства психики и памяти.

Ток низкого напряжения гораздо менее опасен, чем ток высокого напряжения.Несмотря на это, нельзя недооценивать опасности, которые она влечет за собой. Мы сталкиваемся с электричеством низкого напряжения каждый день, когда соприкасаемся с различными бытовыми приборами. Это ток с напряжением 220 В и стандартной частотой 50 Гц. Более сильные напряжения, порядка 380 В при частоте 50 Гц, используются в различных типах электродвигателей.

Поскольку электрическая сеть заземлена, контакт с незащищенным электрическим проводником, по которому протекает ток, приводит к поражению электрическим током - ток начинает течь на землю через тело.Поток электричества можно остановить, если он оторвется от кабеля или отключит электропитание — отключит вилку или предохранитель. Низковольтный ток не наносит серьезного вреда организму, а лишь стимулирует мышцы и нервную систему. Иногда бывает трудно отсоединить пострадавшего от пуповины, так как протекание тока заставляет мышцы сокращаться и пальцы с большой силой захватывают пуповину. Сокращения также приводят к тому, что электрический удар на шесте с большой силой отбрасывается от полюса.Таким образом, могут возникнуть многочисленные механические повреждения, не связанные непосредственно с поражением электрическим током. Иногда, особенно у людей с сердечными заболеваниями, поражение электрическим током может привести к остановке сердца или нарушению ритма. Кроме того, на коже обычно образуются болезненные ожоговые раны.

Существуют различные симптомы поражения электрическим током в зависимости от величины тока при низком напряжении. Общая классификация следующая:

0,7 - 0,9 мА - едва ощутимый ток.Вы можете почувствовать покалывание, онемение в руке и легкие судороги.

3,2 - 7,2 мА - ток такой силы вызывает онемение руки, сильные сокращения мышц руки, а также очень болезненное покалывание. Из-за сильной контракции очень трудно оторваться от шнура. Ток в 7 мА смертелен для женщин, около 10 мА для мужчин.

7 - 18 мА - происходит очень сильное сокращение всей руки и плеча, препятствующее ее отсоединению от кабеля. Через несколько секунд паралич заканчивается смертью.Однако возможно, оторвав пострадавшего, восстановить частоту сердечных сокращений. Однако, если помощь не придет вовремя, наступает верная смерть.

50 - 70 мА - немедленная потеря сознания и смерть пораженного электрическим током. На теле следы паралича в виде науглероженной кожи.

Наиболее важной реакцией на то, чтобы увидеть, как кого-то убило током, является разрыв шнура питания или отключение питания. Однако следует помнить, что нельзя становиться жертвой при прикосновении к пострадавшему.Всегда тяните человека за одежду, а не за кожу. Также можно использовать сухой деревянный элемент, палку или доску. Всегда нужно помнить о собственной безопасности, так как легко стать жертвой удара током.

После извлечения пострадавшего действуйте в соответствии с инструкциями курса первой помощи - проверьте наличие признаков жизни и примите соответствующие меры по спасению. Также следует немедленно вызвать скорую помощь, чтобы доставить пострадавшего в больницу для наблюдения.

Иногда поражение электрическим током вызывает у пострадавшего явление шока.Затем пациента следует расположить так, чтобы как можно больше крови текло от верхних конечностей к сердцу и мозгу для аутотрансфузии крови. Пациент также должен быть успокоен и защищен от чрезмерной потери тепла.

Гораздо более опасными последствиями является поражение электрическим током высокого напряжения, т.е. превышающего 1000 В. Такое напряжение присутствует в телефонных кабелях, кабелях высокого напряжения, трансформаторных подстанциях и электростанциях.

Поражение электрическим током высокого напряжения может произойти в результате приближения к поврежденному проводнику, по которому течет ток.Даже на большом расстоянии может быть создана электрическая дуга, которая пройдет по воздуху в тело жертвы, вызывая протекание электрического тока по всему телу. Электрическая дуга такого высокого напряжения имеет настолько высокую температуру, что может вызвать серьезные ожоги, наряду с другими симптомами, наблюдаемыми при токах низкого напряжения. Электрическая дуга может возникнуть, даже если человек находится на расстоянии более 5 метров от источника высокого напряжения. Поэтому спасение зараженного человека следует проводить особенно тщательно.Не приближайтесь ближе, чем на 5 метров к опасной точке. Запрещено спасать зараженного человека самостоятельно, следует вызвать соответствующий персонал, аварийно-спасательные службы или пожарную охрану, потому что только опытные работники способны помочь пострадавшему, не рискуя собственной жизнью.

Если вам удалось оттащить пострадавшего от источника высокого напряжения, немедленно вызовите скорую помощь и выполните все необходимые действия по оказанию первой помощи.Иногда у парализованного человека, кроме потери сознания, могут быть многочисленные внешние повреждения: ожоги, раны, переломы, кровоизлияния и другие. В таких случаях ему или ей следует оказать соответствующую помощь, как описано в руководствах по оказанию первой помощи. Главное, постоянно наблюдать за больным человеком и реагировать на все его симптомы. Его также следует переместить в самое безопасное место, если это возможно. Делать это нужно очень осторожно, так как у пострадавшего может быть поврежден позвоночник.

Библиография

1.Роман Курдзель, Электроника для ЗСЗ - часть I, WSiP, Варшава 1977

2. Роман Курдзель, Основы электротехники, Научно-техническое изд-во, Варшава 1965.
.
Переменный ток - ЭкоГуру - экологический портал

Согласно определению, переменный ток – это электрический ток, который меняет свое значение или направление во времени.

Характер вышеуказанных изменений определяет конкретный вид тока. Различаем:

периодический переменный ток означает ток, который периодически изменяется так, что его мгновенные значения повторяются через равные промежутки времени, в той же последовательности и в том же направлении,

пульсирующий ток , термин описывает периодически изменяющийся электрический ток, среднее значение которого за весь период за один период отлично от нуля,

переменный ток , вид периодически переменного тока, в котором мгновенные значения изменяются повторяющимся, периодическим образом, а также с определенной частотой,

непериодический ток представляет собой ток с любым изменением во времени или ток, который изменяется в соответствии с определенной математической функцией или математическим явлением.

Как периодический переменный ток, пульсирующий ток, так и переменный ток широко используются в электротехнике и электронике. Переменный ток, который, как следует из названия, постоянно меняется, можно модулировать, модифицировать, а также передавать огромные объемы информации. Его существенное значение обусловлено тем, что он позволяет записывать, считывать и передавать информацию на огромные расстояния (что в случае постоянного тока было бы совершенно невыгодно). С помощью трансформаторов вы можете преобразовать переменный ток высокого напряжения, низкого напряжения в ток низкого напряжения, высокого напряжения и наоборот.Высокое напряжение в сети приводит к очень низкому току. В результате потери в электрическом сопротивлении линии невелики. Трансформаторы преобразуют ток в месте использования в ток высокой интенсивности и оптимального напряжения, что делает его полезным.

Еще одно преимущество переменного тока заключается в простоте его генерации. Таким образом, затраты намного ниже, чем в случае постоянного тока. Это также позволяет создавать простые электродвигатели. Они являются одним из наиболее важных применений переменного тока.Генераторы переменного тока также являются важными устройствами, в которых используется переменный ток. Их назначение в первую очередь для питания приемников переменного тока: промышленных, бытовых и осветительных. Они построены как трехфазные системы. Для эффективного питания нагрузки переменный ток должен иметь синусоидальную форму с частотой 50 Гц.

Вернуться в Экопедию
.
Закон Ома для переменного и постоянного тока

Поиск в Wiki Compressed Air

Для превращения воздуха в сжатый воздух требуется мощность. Эта мощность принимает форму электричества: переменного или постоянного тока. В этой статье мы кратко представим законы Ома.Эти правила вводят сопротивление в зависимости от тока и напряжения.

Что такое закон Ома применительно к постоянному току?

Закон Ома гласит, что ток, протекающий по проводнику между двумя точками, прямо пропорционален напряжению в двух точках. Вводя константу пропорциональности сопротивления, приходят к обычному математическому уравнению, описывающему эту зависимость: U = R x и где i — сила тока, протекающая по проводнику в единицах силы тока, V — напряжение, измеряемое проводником в вольтах, R - сопротивление проводника в единицах ток.В частности, закон Ома утверждает, что R в этом отношении постоянно, не зависит от тока.

Что такое закон Ома по отношению к переменному току (и что такое самоиндукция)?

Переменный ток, протекающий через катушку, вызывает магнитный поток. Этот поток меняет размер и направление так же, как электрический ток.При изменении потока в катушке по закону индукции возникает электродвижущая сила (ЭДС), противоположная напряжению присоединенного полюса. Это явление называется самоиндукцией. Самоиндукция в модуле переменного тока вызывает частичный фазовый сдвиг между током и напряжением и частичное падение индуктивного напряжения. Сопротивление устройства переменному току становится заметно больше, чем значение, рассчитанное или измеренное для постоянного тока.Сдвиг фаз между током и напряжением представлен углом φ.Индуктивное сопротивление (называемое реактивным) обозначается буквой X, сопротивление обозначается буквой r, кажущееся сопротивление блока или проводника обозначается буквой Z.

Связанные статьи

Введение в электричество

Изучите основы электричества и его роль в сжатии воздуха.Некоторые основные понятия и определения.

Электродвигатель

Узнайте об основах электродвигателей и о том, как они подходят для современных компрессоров.
.
Смотрите также

Где используют алюминий

Установка ручки защелки на межкомнатные двери

Сварной шов на чертеже

Сделать уличный туалет

Ремонт шланга для душа своими руками в металлической оплетке

Как правильно красить трубы отопления в квартире

Фермы в строительстве

Как очистить стиральную машину от грязи внутри

Низкотемпературный отпуск

Беретта ошибка a01

Сетка мак